[发明专利]用于去除水中Cr6+的纳米磁铁矿/硅藻土复合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于去除水中六价铬(Cr⁶⁺)的纳米磁铁矿/硅藻土复合物的制备方法。

背景技术

六价铬(Cr⁶⁺)是一种高毒性的重金属污染物，对环境安全和人体健康具有极大的危害。它主要来源于电镀、制革、冶金、制药、颜料、铬铁冶炼及铬盐化工等工业所排放的废水。为防止其危害，我国在污水综合排放标准(GB8978-1996)中将六价铬列为第一类污染物，规定其排放浓度必须低于0.5mg/L。而在国家环保总局标准处编制的《电镀行业污染物排放标准》(征求意见稿)中，规定Cr⁶⁺的排放浓度需低于0.3mg/L。因此，处理工业废水中的Cr⁶⁺受到了相关部门、科研机构和企业界的高度重视。目前常用的处理含Cr⁶⁺废水的方法主要包括化学还原法、电解法、矿物吸附法、离子交换法等，以化学还原法为主。该方法采用化学还原剂(硫代硫酸钠、硫酸亚铁、二氧化硫、亚硫酸钠等)将六价铬还原成低毒性的三价铬，然后用石灰、氢氧化钠等与其反应生成氢氧化铬沉淀并除去(国家环境保护局科技标准司编，《电镀污泥及铬渣资源化实用技术指南》，中国环境科学出版社，1997年9月第一版)。该方法存在处置费用高、流程较复杂、能耗大等缺点；并且，大量化学试剂的使用容易引起二次污染(谢瑞文，生态科学，2006)。矿物吸附法是指利用廉价的矿物材料吸附处理含铬废水，该方法的优势在于矿物材料具有环境友好性，能够显著减少化学试剂的使用，从而降低处理成本。然而，该法的不足在于天然矿物材料的颗粒通常较粗(如专利99109634.7中所使用的黄铁矿和磁黄铁矿粒度为100~300目)，不利于处理效率的提高。另一方面，现有的用于处理含铬废水的矿物往往仅通过自身的吸附性吸附六价铬，如祝春水等(环境科学研究，2003)用针铁矿吸附含铬废水中的六价铬，而孙家寿等(环境科学动态，1992)利用沸石和膨润土吸附六价铬。这些矿物并不能将六价铬还原成低毒性的三价铬，所吸附的六价铬仍可能会重新脱附，从而造成二次污染。此外，矿物吸附六价铬后所形成的含铬污泥也较难加以回收。

发明的内容

本发明的目的在于克服现有的矿物吸附法中所用矿物材料颗粒较粗，处理效率低，不能将六价铬还原为三价铬的缺点，提供一种去除废水中六价铬的复合矿物材料的制备方法，该材料为纳米磁铁矿/硅藻土复合物，具有处理效率高，可将六价铬还原为三价铬，且易通过外磁场回收沉淀等优点。

本发明的技术方案即一种用于去除水中六价铬(Cr⁶⁺)的纳米磁铁矿/硅藻土复合物的制备方法，依次包括下列步骤：

1)在室温条件下按照摩尔比Fe³⁺/Fe²⁺＝1的比例混合同等浓度0.02~0.5mol/L的铁盐/亚铁盐水溶液；

2)在上述铁盐溶液中加入硅藻土粉末，搅拌使之分散均匀；硅藻土加入量为硅藻土质量/溶液体积计为1g/100ml~1g/20ml；

3)加热上述悬浊液至50~80℃并保温，在搅拌条件下向上述悬浊液中缓慢滴加5％~20％的氢氧化铵溶液，使悬浊液pH值达8~9后停止滴加，继续保温、搅拌1~2小时；

4)用离心或过滤法对悬浊液进行固液分离；用水对沉淀进行多次漂洗及固液分离处理，至滤液pH值呈中性后停止漂洗，获得纳米磁铁矿/硅藻土复合物的湿沉淀；

5)将湿沉淀于40℃下真空干燥，研磨粉碎。

所述铁盐与亚铁盐选自氯化铁与氯化亚铁、硝酸铁与硝酸亚铁、硫酸铁与硫酸亚铁，或不同铁盐、亚铁盐之间的组合。所述硅藻土是指原矿中硅藻壳体含量大于60％(质量百分比)的硅藻土。

本发明的优点和积极效果在于：本发明产品的特点是纳米磁铁矿颗粒被吸附于硅藻土矿表面及其亚微米孔洞之中，形成纳米磁铁矿/硅藻土复合物。其中纳米磁铁矿形貌为球粒状，呈良好的分散状态，其颗粒粒度为10~60nm，在复合物中的含量(质量百分数)为20％~80％。将该复合物用于处理六价铬时，六价铬被复合物吸附到表面及孔洞中，并被纳米磁铁矿还原为三价铬并在磁铁矿表面形成沉淀，而磁铁矿颗粒的内核保持原有组分，使复合物颗粒整体仍具有显著磁性。通过外磁场，可以简便地将处理了六价铬的复合物进行回收。