本技术涉及光催化剂技术领域,主要描述了一种利用煤气化细渣增强的g-C3N4光催化剂的制备方法及其应用。该技术通过将煤气化细渣与g-C3N4结合,制备出具有优异光催化性能的材料,可广泛应用于环境治理和能源转换等领域。
背景技术
有机染料废水是指工业生产中使用的染料和相关助剂在经过染色过程后所产生的废水,其废水成分复杂,有机物含量大且色度深,少量即可使水体色泽污染。这种污染不仅会对人类或动物的视觉系统造成冲击,还会影响水体中绿色植物的光合作用进而导致水体中生物的生存受到威胁,甚至可能导致生物大量死亡。其中,亚甲基蓝是被广泛使用的有机染料之一,亚甲基蓝废水中的亚甲基蓝虽然本身没有毒性,但在使用不当的情况下,如长期或大量使用,可能会对人体产生危害。例如,它可能引起过敏反应、胃肠道反应、神经系统症状、血液系统症状以及心血管系统症状等。
光催化剂降解是有效处理有机染料废水的一种方法。石墨相氮化碳(g-C3
N4
)是一种非金属无机半导体,具有良好的化学与热稳定性、低廉的成本、安全无毒等特点被应用于光催化领域。但是,单一的g-C3
N4
材料由于其自身能带结构及其光生电子空穴复合率较高等缺点,导致其光催化活性和可见光利用效率并不理想。现有技术如申请公布号CN105195203 A,虽利用简单快速的热聚合法一步合成五氧化二铌与类石墨相碳化氮异质结光催化剂,可用于可见光下降解亚甲基蓝染料;但其采用的掺杂原料五氧化二铌价格较为昂贵,且亚甲基蓝染料的降解效率较低。
煤气化渣是在煤与氧气或富氧空气发生不完全燃烧生成CO与H2
的过程中,煤中无机矿物质经过不同的物理化学转变,伴随着煤中残留的碳颗粒形成的固态残渣,主要由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁、碳等成分组成。根据粒径的不同,煤气化渣分为煤气化粗渣(CGCS)和煤气化细渣(CGFS),煤气化细渣的残碳含量通常较粗渣高。煤气化粗渣产生于气化炉的排渣口,占比较大,约为60%~80%;煤气化细渣则主要产生于合成气的除尘装置,占比约为20%~40%。煤气化细渣(CGFS)的主要矿相为非晶态铝硅酸盐,并夹杂着石英、方解石等晶相。这种富含硅、铝、碳资源的化学组成特点和特殊的矿相构成,为煤气化细渣的回收利用提供了基础。需要注意的是,尽管煤气化渣具有多种应用途径,但其产量大、利用率低、处理成本高且存在环境威胁的问题仍然严峻,逐渐成为企业负担。因此,在利用煤气化渣时,需要综合考虑其环境影响和资源价值,采取科学、合理的处理方法和资源化技术。
实现思路