[发明专利]一种可磁性分离的氧化石墨烯负载铁锰复合氧化物除砷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可磁性分离的氧化石墨烯负载铁锰复合氧化物除砷材料，材料中粒子的粒径范围为20‑50nm。还涉及其制备方法，具体为：将氧化石墨烯分散到超纯水中超声后获得稳定的氧化石墨烯悬浮液，厌氧条件下与三价铁盐和二价铁盐混合液搅拌均匀，采用原位沉淀法缓慢滴加碱性溶液后，滴加水合肼还原制备还原氧化石墨烯负载四氧化三铁，称取制备的固体于超纯水中超声分散得到稳定的黑色悬浮液，加入聚乙二醇400和硫酸锰、三价铁盐及碱性溶液后搅拌混匀，磁分离产物洗涤后分散于超纯水中，逐滴加入次氯酸钠并搅拌均匀，制得所述除砷材料。本发明所得除砷材料提高了铁锰粒子的分散性、吸附稳定性、迁移性及磁分离性，适合应用于地下水砷污染原位修复领域。

技术领域

本发明属于地下水修复纳米材料改性技术领域，具体涉及一种应用于地下水修复砷污染材料，特别涉及一种可磁性分离的氧化石墨烯负载铁锰复合氧化物除砷材料及其制备方法。

背景技术

砷是最有毒的元素之一，由于其广泛使用于防腐剂、杀虫剂和其他化学产品中，造成水体中砷含量严重超标。由于砷的流动性和毒性，地下水砷污染引发世界广泛关注。南亚和东南亚地区的地下水已导致人体砷中毒现象，砷污染物进入地下水后迁移速度慢，在含水层中长期滞留，污染范围不断扩大，造成长期污染。我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定砷限值为10μg/L，我国饮用水超过该限值的人数达数千万。

吸附法是饮用水除砷的首选方法，该方法除砷效率高，操作简单，成本低廉。铁锰复合氧化物吸附剂因具有很强的表面吸附能力和化学反应活性，高效吸附效率而广泛应用于砷的去除。大多数吸附剂对毒性高的As(III)去除效率低，但铁锰复合吸附剂结合吸附-氧化特性，对As(III)进行快速氧化从而实现对As的去除。另外，铁锰复合氧化物性质稳定，其浆液可直接注入污染含水层，形成反应带而长期发挥修复作用。但是，直接将铁锰复合氧化物吸附剂浆液注入地下水污染修复存在分散性差、在多孔介质迁移距离有限、难以分散到水中和极易团聚沉积在介质表面造成堵塞、二次污染等问题。因此，对铁锰复合吸附剂进行改性研制新型修复材料成为国内外研究热点。

中国专利CN105617987A和106179204A公开了一种用于去除水体中无机汞/甲基汞的新型氧化石墨烯/铁锰氧化物复合材料及制备方法，该方法通过依次向氧化石墨烯悬浮液中加入硫酸亚铁、高锰酸钾，得到氧化石墨烯/铁锰氧化物复合材料悬浊液。此过程铁锰比例为3:1。但是，上述专利主要关注于汞去除性能(锰含量较高)，而未兼顾材料的磁特性(磁分离性能)。

中国专利CN104888704A公开了一种桑杆活性炭/铁锰氧化物复合吸附剂的制备方法，上述材料以桑杆为主要原料，以高锰酸钾和氯化亚铁为辅助材料，采用氧化、共沉淀和煅烧法制备而得，一定程度上改善了铁锰氧化物的分散性且提高砷处理效率。中国专利CN104645932A公开了一种铁锰氧化物复合改性沸石及其制备方法与应用，吸附剂表面积大，富含(Fe-O、Mn-O)活性点位，与Cr(IV)产生较强静电吸附和络合效应。

上述专利分别采用高分子聚合物改性、多孔材料负载和无机矿物负载等方法改善了团聚问题，增强材料分散性，但未考虑材料在使用过程中易残留、在处理体系中造成的二次污染和难以回收利用等相关问题。因此，地下水修复材料不仅要具备优异的除污性能，而且也应具备良好的磁性分离特性。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种可磁性分离的氧化石墨烯负载铁锰复合氧化物除砷材料，其除砷效率高、吸附稳定性好，可应用于地下水污染修复领域。本发明的目的还在于提供上述可磁性分离的氧化石墨烯负载铁锰复合氧化物除砷材料的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：