基于铜渣制备γ-Fe_(2)O_(3)及其光催化-降解性能研究

我国铜渣年产量已超过2000万t,铜渣中的主要矿相成分为铁橄榄石和磁性氧化铁,铁含量超过30%,由于铁橄榄石有较高的热力学稳定性,目前铜渣中铁的回收方式需要消耗大量能量,成本较高。磁赤铁矿(γ-Fe_(2)O_(3))是一种具有阳离子空位的亚稳磁性材料,在污水处理、生物医学和催化领域具有广泛的应用。本文以铜渣为原料,通过低温碱熔-水解-煅烧工艺获得了具有较高纯度的γ-Fe_(2)O_(3)。试验结果表明,经550℃焙烧可将铜渣中的含铁矿相(铁橄榄石,磁铁矿)转化为α-NaFeO_(2)前驱体;α-NaFeO_(2)前驱体水解-煅烧后可获得较高纯度的γ-Fe_(2)O_(3),该γ-Fe_(2)O_(3)禁带宽度为2.20 eV,在可见光范围内具有良好的光催化活性;所制备γ-Fe_(2)O_(3)材料的比表面积为9.354 m^(2)/g,平均孔径为14.88 nm,孔容为0.0348 cm^(3)/g,饱和磁化强度为19.13 emu/g;在室温环境下对亚甲基蓝溶液开展光催化-降解性能研究,光降解过程符合拟一阶动力学模型,反应速率常数K为1.29×10^(-2)min^(-1)(20 mg/L);添加少量H_(2)O_(2)能够提高光降解效率;γ-Fe_(2)O_(3)材料由于具有顺磁性,光降解结束后可实现固液相分离,在多次循环光降解性能测试中表现出优异的稳定性。该工艺采用低温碱熔,能量消耗低,为铜渣的资源化利用提供了一种新途径。