CN116173965A - 基于固体废弃物多反应中心类芬顿催化材料及制备和应用 - Google Patents

基于固体废弃物多反应中心类芬顿催化材料及制备和应用 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种基于固体废弃物的多反应中心类芬顿催化材料及其制备和应用，所述制备方法包括：将氧化钙含量大于50wt.％的高钙高炉矿渣与钢铁冶炼残渣混合得到混合粉体；将所述混合粉体与零价铁和氧化亚铜混合均匀，制得混合物1；将水合硅酸盐溶液、激活剂和水混合均匀，制得澄清透明的混合物2；将所述混合物1和所述混合物2混合均匀，固化后即得所述类芬顿催化材料。本申请通过首次提出的限温、限时的限制性养护过程干预材料冗余物化稳定性，通过长程无序聚合同步负载过渡金属元素实现铁铜双金属反应中心活性位点。在提升碱激发无机胶凝材料催化性能的同时，实现多种固体废弃物材料的同步消纳。

Description

基于固体废弃物多反应中心类芬顿催化材料及制备和应用
技术领域
本文涉及但不限于固体废弃物与有机废水处理综合利用技术领域，尤其涉及但不限于一种以固体废弃物材料为基底材料，结合零价铁与氧化亚铜在常温常压下制备多反应中心同步负载型类芬顿催化材料的制备与应用方法。
背景技术
传统类芬顿催化剂材料往往通过沉积、煅烧或粘接等过程，将活性组分负载于二氧化硅或三氧化二铝颗粒上，然后投加至芬顿固定床或流化床系统中，在酸性条件下活化过氧化氢产生羟基自由基发挥催化作用。
在传统类芬顿催化剂材料制备过程中的煅烧环节存在设备需求高、耗电量大和能源损耗多等问题，以沉积和烧结方式负载的活性组分机械强度低，易发生脱落与结构破损，影响材料使用寿命。而通过粘接方式制备的材料会造成活性反应位点掩蔽，限制活性组分发挥作用，影响材料使用效果。于此同时，单一Fe2+/Fe3+电子循环速率低(0.001M-1s-1至0.02M-1s-1)，pH适用范围窄，同样造成铁基类芬顿催化剂材料应用受到限制。而使用寿命、使用效果与应用范围的限制会直接导致催化剂材料应用过程损耗增大与成本增加，不利于类芬顿技术的推广应用。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请提供一种基于固体废弃物材料、铁基材料、铜基材料构建铁铜双反应中心类芬顿催化剂材料及其制备方法。通过首次提出的限温、限时的限制性养护过程干预材料冗余物化稳定性，通过长程无序聚合同步负载过渡金属元素实现铁铜双金属反应中心活性位点。在提升碱激发无机胶凝材料催化性能的同时，实现多种固体废弃物材料的同步消纳，其较高的稳定性与催化长效性能使其在满足类芬顿体系催化与固废消纳需求。该方法精简工艺流程，全过程设备要求少、能耗需求低。本申请提供的方案在降低原料成本、制备成本与生产时间的同时，制备具有更好催化效果的高强度长效类芬顿催化剂材料，同步实现固体废弃物消纳，推动固体废弃物的高值资源化利用。
本申请的目的还在于提供长效稳定类芬顿催化剂材料的制备方法。基于本申请提供的制备方法过渡金属活性组分不会大量流失，保障催化剂材料长效稳定性，有效延长材料使用寿命。
本申请提供了一种类芬顿催化材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将氧化钙含量大于50wt.％的高钙高炉矿渣与钢铁冶炼残渣混合得到混合粉体；
将所述混合粉体与零价铁和氧化亚铜混合均匀，制得混合物1；
将水合硅酸盐溶液、激活剂和水混合均匀，制得澄清透明的混合物2；
将所述混合物1和所述混合物2混合均匀，固化后即得所述类芬顿催化材料。
在本申请提供的一种实施方式中，所述的高钙高炉矿渣来自钢铁冶炼过程副产品，所述高钙高炉矿渣来自钢铁冶炼过程加入的助熔剂煅烧后残渣，收集后经70℃干燥后过筛。
所述的钢铁冶炼残渣来自钢铁冶炼过程废渣。
在本申请提供的一种实施方式中，所述高钙高炉矿渣中，氧化钙含量≥55.6wt.％，三氧化二铝含量≥11.4wt.％，二氧化硅含量≥21.6wt.％，三氧化二铁含量≥0.6wt.％，余量可以为二氧化钛、氧化钠、氧化钾等物质。
在本申请提供的一种实施方式中，所述钢铁冶炼残渣中，三氧化二铁含量≥20.0wt.％，二氧化硅含量≥11.6wt.％，三氧化二铝含量≥4.1wt.％，余量可以为余量为二氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钾等物质。
在本申请提供的一种实施方式中，所述高钙高炉矿渣与所述钢铁冶炼残渣的质量比为(0至10):(0至4)，所述高钙高炉矿渣与所述钢铁冶炼残渣都不取0值。
在本申请提供的一种实施方式中，所述高钙高炉矿渣与所述钢铁冶炼残渣的质量比为(9至1):(6至4)。
在本申请提供的一种实施方式中，所述高钙高炉矿渣与所述钢铁冶炼残渣混合的混合速率为100r/min至300r/min，混合时间为3min至5min。
在本申请提供的一种实施方式中，所述高钙高炉矿渣的粒度粒径小于75μm。
在本申请提供的一种实施方式中，钢铁冶炼残渣粒径小于75μm。
在本申请提供的一种实施方式中，所述混合粉体与所述零价铁粉和所述氧化亚铜的质量比为(80至100):(0至10):(0至10)；在本申请提供的一种实施方式中，所述混合粉体与所述零价铁粉和所述氧化亚铜的质量比为(80至100):(2至10):(2至10)；在本申请提供的一种实施方式中，所述混合粉体与所述零价铁粉和所述氧化亚铜的质量比为(80至100):(5至10):(5至10)。
在本申请提供的一种实施方式中，所述零价铁粉选择粒径不大于150μm；可选地，所述氧化亚铜粉的粒径不大于150μm。
在本申请提供的一种实施方式中，所述混合粉体与所述零价铁粉和所述氧化亚铜混合的混合速率为100r/min至300r/min，混合时间为3min至5min。
在本申请提供的一种实施方式中，所述激活剂选自碱激活剂。所述碱激活剂可以为高频超声振动机进行充分振动活化，获得的超声强化复合碱激活剂。
在本申请提供的一种实施方式中，所述激活剂在使用前进行超声震荡处理；在本申请提供的一种实施方式中，所述超声的功率为400W至500W；在本申请提供的一种实施方式中，所述超声的频率为40kHz；在本申请提供的一种实施方式中，所述超声的时间为3min至5min。
在本申请提供的一种实施方式中，所述混合物2中的Na2O/SiO2的摩尔浓度比例为0.667至1.000。
在本申请提供的一种实施方式中，所述水合硅酸钠的模数为3.3至3.8。
在本申请提供的一种实施方式中，所述混合物1和所述混合物2的质量比为(2至4):(1至2)。
在本申请提供的一种实施方式中，所述混合物1和所述混合物2混合的混合速率为1500r/min至2000r/min，所述混合时间为3min至5min。
在本申请提供的一种实施方式中，所述固化包括在模具中震荡排气后密封，常温常压环境中自然养护6小时至12小时。
又一方面，本申请提供了基于上述的制备方法制备得到的类芬顿催化材料。
在本申请提供的一种实施方式中，所述类芬顿材料的直径为2mm至50mm。
在本申请提供的一种实施方式中，所述类芬顿材料的直径为3mm至5mm。
又一方面，本申请提供了上述的类芬顿催化材料的应用。
在本申请提供的一种实施方式中，所述应用同时使用所述类芬顿催化材料和过氧化氢。
在本申请提供的一种实施方式中，所述应用环境的pH值为3.0至10.5。
在本申请提供的一种实施方式中，所述应用包括去除有机污染物，所述有机污染物的浓度为10mg/L至100mg/L，所述类芬顿催化材料的浓度为1g/L至20g/L；所述过氧化氢的浓度为1mmol/L至80mmol/L。
相比传统类芬顿催化剂材料制备工艺，本申请主要有益效果如下：
(1)本申请所涉及的两种固体废弃物，均为钢铁冶炼过程中产生的必然废物，产生量大、历史堆存多、价格便宜，且钢铁产业分布遍布全国，原料来源广泛。通过合理配置两种固体废弃物，既实现其中硅铝元素构筑材料高强度骨架结构，又利用了其中含有的过渡金属元素在类芬顿体系中的作用，并且同时解决了固体废弃物堆存所造成的矿物资源与土地资源浪费，提供了一种固废消纳与资源化途径。
(2)通过本申请的制备方法，所形成的碱激发无机胶凝材料具备较强的机械强度，活性组分在成型颗粒中均匀分布，不会因机械损伤、水力冲蚀等问题发生催化剂失活现象，具备更为稳定长效的催化性能。
(3)本申请涉及的固体废弃物原料与制备过程，均可在常温常压环境条件下进行，无需升温过程与加压设备，制备难度低、设备需求小、碳排放量低、工艺难度小，便于推广应用于大规模生产。
(4)本申请利用限温限时的限制型养护过程干预材料的冗余物理/化学稳定性，生成部分氧缺陷空位等缺陷结构形成反应活性中心，同时利用长程无序聚合过程同步负载铁、铜组分，实现多反应中心同步负载。相比传统碱激发材料制备流程，进一步减少全过程设备要求与能耗需求，利用多源固体废弃物材料，在常温常压条件下，实现低耗、高效、廉价、长效的类芬顿催化剂材料的制备。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来发明实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1是本申请涉及的固废衍生碱激发无机胶凝类芬顿催化剂材料光学照片。
图2是本申请实施例和对照实施例的不同活性组分、不同养护温度下制备的类芬顿催化剂材料对有机染料的催化去除率。
图3A是实施例5铁铜双反应中心类芬顿催化剂材料对在不同条件下对有机染料的催化去除率。
图3B是实施例5铁铜双反应中心类芬顿催化剂材料对在不同条件下对有机染料的催化去除率。
图4A是本申请涉及的实施例1至实施例5制得的类芬顿催化剂材料重复使用十轮循环的催化去除率统计图。
图4B为实施例5制得的类芬顿催化剂材料的吸附速率常数值变化统计图。
图5A和图5B是本申请涉及的实施例1至实施例5制得的类芬顿催化剂材料重复使用十轮循环后，单一反应中心与双反应中心类芬顿催化剂材料的催化去除率变化差异和累计去除量统计图。
图6是本申请涉及的实施例1至实施例5制得的类芬顿催化剂材料在重复使用前后的基于X射线衍射仪所确定的材料晶型结构变化，其中1为CaCO3，2为NaFeO2，3为Cu2+1O。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例1：
(1)固体废弃物原料特征：高钙高炉矿渣来自河北某炼钢厂，氧化钙含量为55.6wt.％，三氧化二铝含量为11.4wt.％，二氧化硅含量为21.6wt.％，三氧化二铁含量为0.6wt.％。钢铁冶炼残渣来自河北某炼钢厂，三氧化二铁含量约为20.0wt.％，二氧化硅含量约为wt.11.6％，三氧化二铝含量约为4.1wt.％。所述高钙高炉矿渣的粒度粒径小于75μm，钢铁冶炼残渣粒径小于75μm。
(2)混合粉体制备：将高钙高炉矿渣与钢铁冶炼残渣进行组合，质量比例为9:1，通过搅拌机搅拌混匀，搅拌速度为搅拌速度为300r/min，搅拌时间3min，获得混匀后混合粉体。
(3)超声强化复合碱激活剂制备：量取一定量模数为3.80的水合硅酸钠溶液(模数可以为3.3至3.8)，加入氢氧化钠固体和去离子水，充分搅拌溶解后通过高频超声振动机进行充分振动活化(超声功率为500W，超声频率为40kHz，超声时间为3min)，将乳白色溶液振动至完全澄清透明，将复合溶液中Na2O/SiO2的摩尔浓度比例通过加入氢氧化钠调整为0.667，获得超声强化复合碱激活剂，该激活剂现配现用。
(4)固液混合浆体制备：向混合粉体中注入复合碱激活剂，固液比例调整为2:1。通过高速搅拌机搅拌固液混合浆体，搅拌速度设计为1500r/min，搅拌时间设计为3min。注入模具中进行养护。
(5)材料养护：将模具中的固液混合浆体震荡排气，密封后置于常温常压环境中，自然养护12小时后即可取出使用，获得限制养护型碱激发无机胶凝类芬顿催化剂材料，类芬顿材料的直径为3mm至5mm。
(6)材料使用：将获得的碱激发无机胶凝类芬顿催化剂材料，按照10g/L。投加入含有有机染料亚甲基蓝(分子式：C16H18ClN3S·3H2O，相对分子质量373.90，生产厂家：天津市北辰方正试剂厂)和过氧化氢的类芬顿体系中，体系pH值调节为3.0，过氧化氢浓度调节为10mmol/L，有机染料浓度20mg/L，通过搅拌器搅拌，搅拌速度200r/min，进行类芬顿催化去除反应。
(7)经过80分钟反应后，对有机染料的去除率为48.80％。
实施例2：
(1)固体废弃物原料特征：所述同实施例1中步骤(1)。
(2)混合粉体制备：将高钙高炉矿渣与钢铁冶炼残渣进行组合，质量比例为9:1，通过搅拌机搅拌混匀，搅拌速度为搅拌速度为300r/min，搅拌时间3min，获得混匀后混合粉体。在混合粉体中，加入零价铁粉(ZVI)，与混合粉体质量比为20:1，进一步通过搅拌机搅拌混匀，搅拌速度为搅拌速度为300r/min，搅拌时间3min。所述零价铁粉选择粒径小于150μm(零价铁粉纯度99.99％，CAS：7439-89-6，生产厂家：河北乐伯金属材料有限公司)。
(3)超声强化复合碱激活剂制备：所述同实施例1中步骤(3)。
(4)固液混合浆体制备：所述同实施例1中步骤(4)。
(5)材料养护：所述同实施例1中步骤(5)，获得限制养护型碱激发无机胶凝单一铁反应中心类芬顿催化材料。
(6)材料使用：所述同实施例1中步骤(6)。
(7)经过80分钟反应后，对有机染料的去除率为54.36％。
实施例3：
(1)固体废弃物原料特征：所述同实施例1中步骤(1)。
(2)复合固体原料制备：将高钙高炉矿渣与钢铁冶炼残渣进行组合，质量比例为9:1，通过搅拌机搅拌混匀，搅拌速度为搅拌速度为300r/min，搅拌时间3min，获得混匀后混合粉体。在混合粉体中，加入氧化亚铜粉(Cu2O)，与混合粉体质量比为20:1，进一步通过搅拌机搅拌混匀，搅拌速度为搅拌速度为300r/min，搅拌时间3min。所述氧化亚铜粉的粒径小于150μm(氧化亚铜纯度99％，CAS:1317-39-1，生产厂家：上海迈瑞尔化学技术有限公司)。
(3)超声强化复合碱激活剂制备：所述同实施例1中步骤(3)。
(4)固液混合浆体制备：所述同实施例1中步骤(4)。
(5)材料养护：所述同实施例1中步骤(5)，获得限制养护型碱激发无机胶凝单一铜反应中心类芬顿催化材料。
(6)材料使用：所述同实施例1中步骤(6)。
(7)经过80分钟反应后，对有机染料的去除率为73.22％。
实施例4：
(1)固体废弃物原料特征：所述同实施例1中步骤(1)。
(2)复合固体原料制备：将高钙高炉矿渣与钢铁冶炼残渣进行组合，质量比例为9:1，通过搅拌机搅拌混匀，搅拌速度为搅拌速度为300r/min，搅拌时间3min，获得混匀后混合粉体。在混合粉体中，分别加入零价铁粉(ZVI)与氧化亚铜粉(Cu2O)，两者质量比例为1:1，混合粉体与零价铁粉(ZVI)与氧化亚铜粉(Cu2O)质量之和的质量比为40:1，进一步通过搅拌机搅拌混匀，搅拌速度为搅拌速度为300r/min，搅拌时间3min。
(3)超声强化复合碱激活剂制备：所述同实施例1中步骤(3)。
(4)固液混合浆体制备：所述同实施例1中步骤(4)。
(5)材料养护：所述同实施例1中步骤(5)，获得限制养护型碱激发无机胶凝铁铜双反应中心类芬顿催化材料。
(6)材料使用：所述同实施例1中步骤(6)
(7)经过80分钟反应后，对有机染料的去除率为72.06％。
实施例5：
(1)固体废弃物原料特征：所述同实施例1中步骤(1)。
(2)复合固体原料制备：将高钙高炉矿渣与钢铁冶炼残渣进行组合，质量比例为9:1，通过搅拌机搅拌混匀，搅拌速度为搅拌速度为300r/min，搅拌时间3min，获得混匀后混合粉体。在混合粉体中，分别加入零价铁粉(ZVI)与氧化亚铜粉(Cu2O)，两者质量比例为1:1，混合粉体与零价铁粉(ZVI)与氧化亚铜粉(Cu2O)质量之和的质量比为30:1，进一步通过搅拌机搅拌混匀，搅拌速度为搅拌速度为300r/min，搅拌时间3min。
(3)超声强化复合碱激活剂制备：所述同实施例1中步骤(3)。
(4)固液混合浆体制备：所述同实施例1中步骤(4)。
(5)材料养护：所述同实施例1中步骤(5)，获得限制养护型碱激发无机胶凝铁铜双反应中心类芬顿催化材料。
(6)材料使用：所述同实施例1中步骤(6)。
(7)经过80分钟反应后，对有机染料的去除率为71.40％。
应用例：
将实施例1至实施例5共计5个实施例中所获得的5中不同比例催化剂材料，进行重复使用性能验证，将5中催化剂材料分别置于不同反应器中，按照10g/L。投加入含有有机染料亚甲基蓝(分子式：C16H18ClN3S·3H2O，相对分子质量373.90，生产厂家：天津市北辰方正试剂厂)。和过氧化氢的类芬顿体系中，体系pH值调节为3.0，过氧化氢浓度调节为10mmol/L，有机染料浓度20mg/L，通过搅拌器搅拌，搅拌速度200r/min，进行类芬顿催化去除反应。每轮过程持续60min，计时结束后取出催化剂材料，投加到同样状态的类芬顿体系中，再一次进行反应，反应共计循环10次。
经过10轮循环反应后，实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的催化去除率分别为20.37％、35.65％、34.55％、48.51％、86.27％。与第1轮循环时去除率相比，5种催化剂材料的去除率变化分别为-50.28％、-9.53％、-15.14％、+0.97％、+52.69％。
对比例1：
与实施例1不同之处在步骤(5)，采用碱激发材料常规型养护，密封后置于70摄氏度环境中，养护24小时候取出使用，获得常规养护型碱激发无机胶凝类芬顿催化剂材料。
经过80分钟反应后，对有机染料的去除率为29.90％。
对比例2：
与实施例2不同之处在步骤(5)，采用碱激发材料常规型养护，密封后置于70摄氏度环境中，养护24小时候取出使用，获得常规养护型碱激发无机胶凝单一铁反应中心类芬顿催化剂材料。
经过80分钟反应后，对有机染料的去除率为46.72％。
对比例3：
与实施例4不同之处在步骤(5)，采用碱激发材料常规型养护，密封后置于70摄氏度环境中，养护24小时候取出使用，获得常规养护型碱激发无机胶凝铁铜双反应中心类芬顿催化剂材料。
经过80分钟反应后，对有机染料的去除率为43.52％。
对比例4：
与实施例4不同之处在步骤(6)，通过加入稀硫酸和稀氢氧化钠溶液，调整步骤(6)中的类芬顿体系的pH值，将体系pH值分别调整为4.5、6.0、7.5、9.0、10.5，然后投加实施例4中获得的催化剂材料进行类芬顿催化反应过程。
经过80分钟反应后，所得的对比例4对在pH值为4.5、6.0、7.5、9.0、10.5时，对有机染料的去除率分别为66.91％、68.06％、65.93％、62.62％、65.27％。
对比例5：
与实施例4不同之处在步骤(6)，通过加入过氧化氢，调整步骤(6)中的类芬顿体系的过氧化氢浓度，将体系过氧化氢浓度分别调整为5mmol/L、20mmol/L、40mmol/L、60mmol/L，然后投加实施例4中获得的催化剂材料进行类芬顿催化反应过程。
经过80分钟反应后，所得的对比例5对在过氧化氢浓度分别为5mmol/L、20mmol/L、40mmol/L、60mmol/L时，对有机染料的去除率分别为64.24％、81.04％、85.79％和87.43％。
通过对比实施例1、2、4与对比例1、2、3可知，限制型养护获得的碱激发无机胶凝催化剂，不论是无活性组分、单一反应中心和双反应中心，均较常规型养护获得的催化剂材料催化性能更高，实施例1、2、4相比对比例1、2、3催化效果提升+63.21％、+16.35％、+65.60％，催化效果提升明显。
通过对比实施例4与对比例4可知，在不同体系pH值条件下，铁铜双反应中心类芬顿催化剂材料的均保证了一定的催化效果，可在酸性和碱性条件下实现对有机染料的催化去除作用。
通过对比实施例4与对比例5可知，在不同体系过氧化氢浓度条件下，铁铜双反应中心类芬顿催化剂材料的均保证了一定的催化效果，在过氧化氢浓度为5mmol/L条件下即可发生催化反应，随过氧化氢浓度提升，催化效果持续上升。
通过对比实施例1、2、3与实施例4、5可知，负载铁铜双反应中心的类催化剂材料的催化去除性能明显优于未负载活性组分和负载单一反应中心的催化剂材料。
通过应用例1可知，经过10轮循环后，实施例1至5中获得的5种催化剂材料催化效果发生变化，具备铁铜双反应中心的实施例4与实施例5中获得的催化剂材料在10轮循环后未发生明显的催化剂性能失活现象。具备单一反应中心的催化剂材料，也相对保持了较好的稳定性能，在10轮循环后催化性能下降控制在10％左右。
通过分析实施例4、5和应用例1可知，负载不同比例铁铜双反应中心的类催化剂材料，在短期效果内差别较小，但随着反应进行，负载比例为30:1的实施例5长效性能明显优于负载比例为40:1的实施例4，其具备更为稳定的长效催化功能，可以在反应过程中实现铁铜双反应中心的活化。
通过附图6，对比应用例1类芬顿过程10轮循环进行前后，实施例1至5中所获得材料的X射线衍射仪所确定的材料晶型结构变化，可以观测到10轮循环反应后，材料表面有碳酸钙晶体生成，同时碱激发材料的代表性驼峰减弱，表明非晶相结构减少。实施例1至3变化较实施例4、5更为明显，与其催化性能减弱现象一致。
由实施例1至5和对比例1至5相互之间的对比结果可以发现，限制型养护较常规型养护所获得的碱激发无机胶凝类芬顿催化剂材料在芬顿体系中对有机染料的去除率更高。
由实施例1至5和对比例1至5相互之间的对比结果可以发现，负载铁铜双反应中心的催化剂材料较单一反应中心的催化剂材料具备跟好的催化去除效果，同时具备更为长效稳定的催化性能。
由实施例1至5和对比例1至5相互之间的对比结果可以发现，以固废原料高钙高炉矿渣和钢铁冶炼残渣为基体原料构建的碱激发无机胶凝催化剂材料具备较好的稳定性，可以实现固废消纳与高值资源化的目的。

Claims (10)

1.一种类芬顿催化材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将氧化钙含量大于50wt.％的高钙高炉矿渣与钢铁冶炼残渣混合得到混合粉体；
将所述混合粉体与零价铁和氧化亚铜混合均匀，制得混合物1；
将水合硅酸盐溶液、激活剂和水混合均匀，制得澄清透明的混合物2；
将所述混合物1和所述混合物2混合均匀，固化后即得所述类芬顿催化材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高钙高炉矿渣中，氧化钙含量≥55.6wt.％，三氧化二铝含量≥11.4wt.％，二氧化硅含量≥21.6wt.％，三氧化二铁含量≥0.6wt.％；
可选地，所述钢铁冶炼残渣中，三氧化二铁含量≥20.0wt.％，二氧化硅含量≥11.6wt.％，三氧化二铝含量≥4.1wt.％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述高钙高炉矿渣与所述钢铁冶炼残渣的质量比为(0至10):(0至4)，所述高钙高炉矿渣与所述钢铁冶炼残渣都不取0值；
可选地，所述高钙高炉矿渣与所述钢铁冶炼残渣的质量比为(9至1):(6至4)；
可选地，所述高钙高炉矿渣与所述钢铁冶炼残渣混合的混合速率为100r/min至300r/min，混合时间为3min至5min；
可选地，所述高钙高炉矿渣的粒度粒径小于75μm；
可选地，钢铁冶炼残渣粒径小于75μm。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述混合粉体与所述零价铁粉和所述氧化亚铜的质量比为(80至100):(0至10):(0至10)；可选地，所述混合粉体与所述零价铁粉和所述氧化亚铜的质量比为(80至100):(2至10):(2至10)；优选地，所述混合粉体与所述零价铁粉和所述氧化亚铜的质量比为(80至100):(5至10):(5至10)；
可选地，所述零价铁粉选择粒径不大于150μm；可选地，所述氧化亚铜粉的粒径不大于150μm；
可选地，所述混合粉体与所述零价铁粉和所述氧化亚铜混合的混合速率为100r/min至300r/min，混合时间为3min至5min。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述激活剂选自碱激活剂；
可选地，所述混合物2中的Na2O/SiO2的摩尔浓度比例为0.667至1.000；
可选地，所述水合硅酸钠的模数为3.3至3.8。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述混合物1和所述混合物2的质量比为(2至4):(1至2)；
可选地，所述混合物1和所述混合物2混合的混合速率为1500r/min至2000r/min，所述混合时间为3min至5min。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述固化包括在模具中震荡排气后密封，常温常压环境中自然养护6小时至12小时。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法制备得到的类芬顿催化材料。
9.根据权利要求8所述的类芬顿催化材料，其特征在于，
所述类芬顿材料的直径为2mm至50mm；
优选地，所述类芬顿材料的直径为3mm至5mm。
10.一种权利要求8或9所述的类芬顿催化材料的应用，可选地，所述应用同时使用所述类芬顿催化材料和过氧化氢；
可选地，所述应用环境的pH值为3.0至10.5；
可选地，所述应用包括去除有机污染物，所述有机污染物的浓度为10mg/L至100mg/L，所述类芬顿催化材料的浓度为1g/L至20g/L；所述过氧化氢的浓度为1mmol/L至80mmol/L。
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