基于光催化氧化硫化矿选矿废水中巯基捕收剂的降解行为及机理研究

Due to the effect of residual sulphydrl collectors in sulfide-ore mineral processing wastewater on the discharge and recycling of wastewater, a new wastewater treatment process of removing sulphydrl collectors based on TiO2 photocatalytic oxidation is proposed in this project. Titanium dioxide is a new kind of environmental purification material with excellent photoelectric charge separation and transfer characteristics. In this proposal, the graphene /TiO2 composite photocatalyst will be developed by adding graphene to improve the photocatalytic performance of titanium dioxide, and improve the utilization rate of residual flotation reagents in visible light degradation of mineral processing wastewater. Combined the material characterization of graphene/TiO2 composite photocatalyst and composition analysis of degradation products, the degradation mechanism of residual sulphydrl collectors in sulfide-ore mineral processing wastewater will be studied by graphene /TiO2 composite photocatalyst. The degradation rule of sulphydrl collectors in sulfide-ore mineral processing wastewater by graphene /TiO2 composite photocatalyst will be revealed and the optimization principle of influencing factors on degradation effect will be formed to establish the mineral processing wastewater treatment system based on the composite photocatalytic material. It is envisaged that this research line will provide new ideas and theoretical basis for the application of photocatalytic oxidation technology in the flotation wastewater deep purification and reuse.

针对硫化矿选矿废水中残留巯基捕收剂影响废水的排放及循环回用问题，本项目提出基于二氧化钛光催化氧化技术去除巯基捕收剂的选矿废水处理新工艺。二氧化钛具有优异的光生电荷分离和转移特性，是一类极具应用前景的新型环境净化材料。本项目拟研制石墨烯/TiO2复合光催化剂，通过掺入石墨烯提高二氧化钛的光催化性能，提高可见光在降解选矿废水中残留浮选药剂时的利用率。综合石墨烯/TiO2复合光催化剂的材料表征和降解产物的成分分析，揭示石墨烯/TiO2复合光催化剂对巯基捕收剂的降解规律，并形成控制因素对降解效应的优化原则，探究石墨烯/TiO2复合光催化剂对巯基捕收剂的降解机制，建立基于该类复合光催化材料的选矿废水处理新体系。该项目研究成果将为光催化氧化技术在硫化矿浮选废水深度净化及回用中的应用提供新思路及理论依据。

针对硫化矿选矿废水中残留巯基捕收剂影响废水的排放及循环回用问题，本项目提出基于光催化氧化技术去除巯基捕收剂的选矿废水处理新工艺。本项目以设计合成具有可见光响应性的TiO2/G复合光催化材料为主线，主要开展工作如下：(1)通过改进的Hummers法成功制备了氧化石墨，并通过超声剥离的方法得到氧化石墨烯，通过热还原的方法成功合成不同石墨烯含量的TiO2/G复合光催化材料，在热还原过程中不但完成了氧化石墨烯的还原，同时实现了二氧化钛纳米颗粒在石墨烯上的负载；(2) 探索了复合光催化材料对硫化矿浮选三种常用巯基捕收剂(丁基黄药、丁铵黑药、乙黄药)的降解规律，并揭示了其对硫化矿选矿废水中有机污染物的光催化降解性能及降解机理；(3) 利用制备环境净化材料的思路，采用碳热还原法诱导硫酸渣制备了铁碳微电解填料，同时合成了TiO2/g-C3N4复合光催化材料，均在废水处理方面表现出优异的降解性能；(4) 利用光化学还原法，实现了二维石墨烯自组装形成三维多孔结构的新型三维石墨烯，该结构在能源存储等方面体现出优良的性能。总之，本课题组不仅制备了可见光响应范围广、光催化性能高的TiO2/G复合光催化材料，揭示了其对硫化矿选矿废水中有机污染物的光催化降解性能及降解机理，同时对研究内容进了适当的拓展和延伸，这些研究结果为设计合成新型功能材料及其在选矿废水及能源存储方面的应用奠定了一定基础，共发表学术论文14篇，完成了本项目预期研究目标及结果。