一种多孔地质聚合物制备方法及其在降解有机物中的应用

本发明涉及水处理，具体涉及一种多孔地质聚合物制备方法及其在降解有机物中的应用。

背景技术：

1、在不断发展的社会和经济环境下，以四环素类抗生素为代表的一类有机物引发的水污染已经成为一项紧迫的问题。四环素是一种广泛用于人类医学和兽医学的广谱抗菌剂，同时也广泛用作农业饲料添加剂。由于四环素的代谢降解率较低，广泛的使用导致其频繁释放到环境中，造成土壤和水体不同程度的污染。此外，四环素由于其化学稳定性的特点，难以在自然环境中降解。四环素在食物链中的累积可能对人类内分泌系统和中枢神经系统造成有害影响，引发了广泛关注。

2、鉴于这些问题，迫切需要研究其他有效方法来减轻四环素对环境的不良影响。开发经济可行的技术，以从环境中去除四环素，具有极其重要的意义。目前，处理抗生素类有机废水的方法包括吸附、生物降解、电化学技术、高级氧化过程（aops）和光催化等。然而，吸附作为一种相变方法并不能完全解决有机物污染问题。生物降解虽然具有潜在效益，但由于可能导致生物活性和毒性物质的产生，也存在一些潜在问题。电化学方法在将有机物有效转移到电极表面方面面临一定限制，专利cn108998439a将微生物固定在凝胶球中去除水中四环素，但是凝胶载体不可避免会产生一部分传质阻力，影响基质的传输效率。

3、因此，光催化被认为是最佳的四环素处理方法，因为它们具有高效、经济可行和对环境影响较小的特点。高级氧化过程是一类利用催化剂和电光辐射，通过过硫酸盐或过氧单硫酸盐（pms）的活化，产生羟基自由基和硫酸根离子的技术。这些过程涉及加成、取代、电子转移以及自由基与有机物之间的其他相互作用反应。过氧单硫酸盐因其稳定性、溶解性和强大的氧化还原能力而受到广泛关注，可以有效降解各种有机污染物，如偶氮染料、酚类化合物和抗生素。

4、研究表明，过渡金属如钴、铁和铜对pms的活化具有促进作用，提高了pms的催化活性。然而，使用过渡金属激活pms存在一些不足之处，包括成本上升和潜在的二次污染问题。因此，近年来，研究人员开始关注非金属催化剂或具有高性价比的催化剂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种多孔地质聚合物制备方法及其在降解有机物中的应用，该多孔地质聚合物材料由铁尾矿、钢渣、赤泥、碱激发剂、发泡剂、稳泡剂及减水剂混合而成，通过改性利用工业废弃物铁尾矿、钢渣与赤泥，成功制备出具有多孔结构的地质聚合物，所制备的地质聚合物具备丰富的孔隙结构，能够提供更多的光催化活性位点；能够提高水中有机物去除效果的同时，降低有机物处理成本并实现废弃资源的二次利用；有效解决了尾矿堆积和环境污染问题，为工业固废实现高附加值利用提供了有利条件，具有良好的应用前景。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种多孔地质聚合物，包括以下原料：

4、固体粉料：铁尾矿、钢渣、赤泥；其中，所述固体粉料中铁尾矿的质量分数为70%；钢渣的质量分数为5%-25%；赤泥的质量分数为25%-5%；三者质量分数之和为100%；

5、碱激发剂：水玻璃与电石渣，其中，水玻璃与电石渣的质量比为1-4:4-1；所述水玻璃与固体粉料的质量比为1-4:10；所述电石渣与固体粉料的质量比为1-4:10；

6、发泡剂：过氧化氢溶液和1,3-二磺酰肼苯，其中过氧化氢溶液与1,3-二磺酰肼苯的质量比为0.1-1.0:0.1-1.0；所述过氧化氢溶液与固体粉料的质量比为0.1-1.0:100；所述1,3-二磺酰肼苯与固体粉料的质量比为0.1-1.0:100；

7、稳泡剂：所述稳泡剂与固体粉料的质量比为0.8-1.0:100；

8、减水剂：所述稳泡剂与固体粉料的质量比为0.55-0.80:100；

9、所述稳泡剂为十二烷基硫酸钠sds；

10、所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂。

11、进一步的，所述铁尾矿中各组分所占质量百分数为：sio230%-50%、al2o310%-20%、fe2o320%-30%、cao 5%-10%、mgo 1%-3%、k2o 1%-3%、na2o 1%-3%、tio21%-2%、mno 0.1%-0.5%，其烧失量为0.4%-1%。

12、进一步的，所述铁尾矿的粒径小于0.070 mm，使用前需经300℃-700℃煅烧1-3 h；所述钢渣粒径小于0.070 mm，所述赤泥粒径小于0.085 mm，使用前需经60℃-100℃烘干至恒重。

13、进一步的，所述水玻璃的模数为3.3，固体含量为34wt%，波美度为40；所述发泡剂过氧化氢溶液的浓度为10wt%-30wt%。

14、一种多孔地质聚合物制备方法，具体包括如下步骤：

15、步骤s1：将铁尾矿，钢渣和赤泥按比例混合均匀，得到固体混合料a；

16、步骤s2：水玻璃和电石渣按比例混合，搅拌混匀后静置一段时间，得到碱激发剂；

17、步骤s3：过氧化氢溶液和1,3-二磺酰肼苯按比例混合，搅拌混匀后静置一段时间，得到发泡剂；

18、步骤s4：将步骤s1得到的固体混合料a加入步骤s2得到的碱激发剂；混合后，机械搅拌制得混合料浆b；

19、步骤s5：将步骤s3中得到的发泡剂加入步骤s4得到的混合浆料b后，机械搅拌均匀制的混合浆料c；

20、步骤s6：将混合料浆c倒入模具中，不断震动排出浆料中的空气；

21、步骤s7：将试样连同模具密封，在室温下和烘箱中养护成型，脱模后在室温下养护。

22、进一步的，所述室温养护温度为24-28℃，养护时间为12-48小时，烘箱养护温度为80-150℃，养护时间为8-12小时，接着室温养护时间为7-14天。

23、上述多孔地质聚合物在降解有机物中的应用，应用方法包括：

24、将所述多孔地质聚合物与有机物废水混合后加入过一硫酸氢钾pms，避光搅拌使其达到吸附-解吸平衡；并在氙灯光源光照条件下同时进行搅拌；

25、所述有机物为四环素。

26、进一步的，所述避光搅拌时间为30-60min。

27、进一步的，有机物溶液浓度为10-100mg/l，ph值为2-7，紫外光谱峰值为265-275nm。

28、进一步的，所述过一硫酸氢钾pms的添加量为50-300mg/l，氙灯光源强度为70-80cd，光照时间为30-60min，搅拌速率为800-1000r/min。

29、本发明的有益效果为：

30、（1）通过改性利用工业废弃物铁尾矿、钢渣与赤泥，成功制备出具有多孔结构的地质聚合物，并将其用于有机物的光催化降解；

31、（2）采用本发明的各项组分，起到协同作用，所制备的地质聚合物具备丰富的孔隙结构，能够提供更多的光催化活性位点；

32、（3）采用广泛的原材料来源，实施绿色环保的制备工艺，无co2排放，降低生产成本，有效解决了尾矿堆积和环境污染问题，为工业固废实现高附加值利用提供了有利条件。