利用碱渣废水处理含铝废酸制备氧化铝/石墨烯功能材料的研究

Based on the idea of "using waste to treat waste" and "waste recycling", the applicant proposed to treat the aluminum waste acid with refines oil alkali dregs waste, which can realize the synchronization of two kinds of refractory wastewater treatment. The obtained neutral solution was concentrated and dried to prepare the precursor. With adjusting the precursor ratio, optimizing the baking process and doping active component, the nano alumina/graphite composite materials was synthesized by using molten salt roasting route. The heavy oil cracking catalytic properties of nano alumina/graphene composite materials were investigated. We will explore the effect of chemical compositions and microstructure on the catalytic performance and its catalytic mechanism. The results of the study will realize the process for treatment of waste acid and waste alkali liquor, and the formation of synthetic strategy for a nano alumina / graphite composite material with excellent catalytic performance. This study has important significance in environmental governance, synthetic methodology and industrial catalysis and other fields. The research results provide the theoretical basis, method and data support for the technology and the new materials.

基于“以废治废”和“废弃物资源化”的思路，申请人提出以石化企业产生的炼油碱渣废水处理电解铝行业产生的含铝废酸的工艺路线，可以实现两种难处理废液的同时处理。将获得的中性溶液浓缩干燥后，通过调整前驱体比例、优化焙烧工艺、掺杂活性组分，采用熔融盐法焙烧一步合成纳米氧化铝/石墨烯复合材料。研究纳米氧化铝/石墨烯复合材料的重油裂解催化性能，探讨其化学组成和微观结构对催化性能的影响，并研究其催化机制。研究结果将实现一种废酸和废碱液的处理工艺，并形成一种纳米氧化铝/石墨烯复合材料的合成策略，获得一种具有优异催化性能的新型功能材料。本研究在环境治理、合成方法学和工业催化等领域具有重要意义，研究结果为该技术和新材料的实际应用提供基础理论、方法和数据支撑。

电解铝行业生产铝箔需要用酸进行化学腐蚀，过程中产生大量含铝废酸液。另外一方面，石油炼制过程中会产生大量炼油碱渣废水。基于“以废治废”和“废弃物资源化”的思路，申请人提出以石化企业产生的炼油碱渣废水处理电解铝行业产生的含铝废酸的工艺路线，可以实现两种难处理废液的同时处理。采用熔融盐法焙烧一步合成纳米氧化铝/石墨烯复合材料。研究纳米氧化铝/石墨烯复合材料的催化性能和吸附，探讨其化学组成和微观结构对催化/吸附性能的影响，并研究其机制。. 将独山子石化厂的炼油碱渣废水通过简单处理后，用于处理新疆众合铝业厂的含铝废酸。在一定条件下，将废酸液和废碱液按照一定比例和方式混合，使之发生中和反应。将接近中性的溶液进行浓缩干燥后，再将其在一定条件下进行焙烧。制备出尺寸和组成可控并具有分级结构的氧化铝/碳复合材料。考察了合成的氧化铝/碳复合材料对模拟染料废水和重金属离子的吸附能力；然后将其作为载体添加活性组分后，再进一步研究其催化性能。. 结果表明，制备得到的是比表面积大、多层次、多维度的自支撑三维网状褶皱形貌的产物，其比表面积为103 m2 g-1。这些结构有利于吸附质分子、离子间的接触和结合。最后，我们进一步考察了该材料对染料及铅、镉离子的吸附能力。在5 min内，样品可以吸附90%以上的刚果红染料，对镉离子的吸附容量达100 mg/g，对铅离子的吸附容量达350 mg/g。. 最后，我们以碱渣和含铝废酸制备得到的氧化铝/碳复合物作载体后再负载镍，并利用TEM、SEM和XRD等表征对不同方法制备得到的产物的结构和形貌进行分析。最后研究了其用于CO甲烷化的催化性能，甲烷产率高达45%左右。. 研究结果实现了一种废酸和废碱液的处理工艺，并形成一种纳米氧化铝/石墨烯复合材料的合成策略，获得一种具有优异催化/吸附性能的新型功能材料。本研究在环境治理、合成方法学和工业催化等领域具有重要意义，研究结果为该技术和新材料的实际应用提供基础理论、方法和数据支撑。