[发明专利]一种铁锰复合物结合超导磁分离除砷再利用的方法

说明书

本发明公开了一种铁锰复合氧化物结合超导磁分离除砷再利用的方法，其特征在于，所述铁锰复合氧化物经筛分或旋流分级得到粒径大于10μm或20μm组分备用，小于10μm或20μm组分回流至制备环节再次结晶；将其直接投入或利用自然水利条件混合待处理含砷水中搅拌，充分混合反应后，得混合反应物；利用磁感应强度>3T超导磁选机对混合反应物进行快速固液分离；磁选快速分离后，无磁液相直接达标排放，有磁固相进入碱活化池中；碱活化池中铁锰复合氧化物与砷浓液的混合反应物再次经过超导磁选机，无磁液相作为砷浓液资源化利用，有磁固相即为已再生的铁锰复合氧化物，循环使用。极大简化其工业应用的工艺，大幅降低其使用成本。

技术领域

本发明属于砷提取技术领域,涉及一种铁锰复合物结合超导磁分离除砷再利用的方法。

背景技术

三价砷和五价砷是主要的无机砷组分，在水体环境中常常伴生存在。水中砷是一种重要的环境污染物，尤其当饮用水中含砷时，可引发多种肌肉、骨骼、及神经系统疾病，更具致癌、致畸、致突变的特性。水中砷污染治理技术长期以来受到学界和工程界的普遍关注。

铁锰复合物在2005-2010年开始有文献报道，其是优良的无机砷处理材料，锰的引入可显著提高吸附材料对三价砷的处理效果，而铁氧化物对五价砷的处理效果显著高于三价砷。水环境中，三价砷与五价砷随水体的氧化还原条件可发生转化，因此，同时去除水中三价砷和五价砷是除水处理除砷的关键。

铁锰复合氧化物的相关专利和论文都不少，集中在材料合成和用于不同污染物去除领域。例如，Zhang[1,2]等2007年即尝试制备了铁锰复合氧化物，并于2012年制备了摩尔比3:1-9:1铁:锰的复合材料。然而，粉体吸附材料较难实现与水分离，传统需造粒或结合絮凝工艺使用，铁锰复合物造粒异常困难，粒状铁锰复合物目前在工程上应用极少。

现有技术中，虽然有少量工作关注负载型粒状铁锰氧化物的应用方法，例如，专利200610008135.8报道了铁锰复合氧化物负载硅藻土填充吸附床的使用方法。但负载工艺不可避免的带来孔道堵塞及吸附容量下降，同时，随着使用次数增加，活性组分脱落严重，进而极大地制约了实际工程使用。与此同时，铁锰复合物结合絮凝工艺已有小规模工业应用，通过投加粉体，其后加絮凝剂沉淀的方式与水分离。然而，其絮凝沉淀分离的方式，由于在絮凝沉降过程中产生大量铁或者铝的絮状化合物，以及伴随沉淀大量的悬浮颗粒物，将导致铁锰复合物无法循环再生，并且无法实现砷的资源化回收，产生污泥为危险废物，极大提高了水处理成本，进而极大制约了铁锰复合氧化物的工业化应用。

磁分离是一种基于磁性矿物在磁场中受力原理，实现磁性矿物精准分离的技术。在磁场中受磁力是矿物的固有属性，其在磁场中的受力F_mag由式决定：

式中，μ₀为真空磁导率，V为矿物颗粒的体积，gradH为磁场梯度，M为矿物的磁化强度，其为与磁场强度相关的物理量，可通过振动磁强计测定，单位为emu/g。

根据矿物在磁场中的易磁化程度，一般可将矿物分为强磁性，弱磁性和非磁性矿物。强磁性矿物与弱磁性矿物的磁滞回线有显著区别，强磁性矿物在低磁场即产生较大磁矩，进而受明显磁力，且其在较低磁场中即可达到磁饱和；自然界的强磁性矿物极少，常见的只有Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃、某些铁酸盐、铁、钴、镍单质等。由于强磁性矿物一般具有一定的表面惰性，缺少界面活性基团，其直接用于污染吸附处理具有一定的局限性。