[发明专利]一种易于回收的铁磁性复合球及其应用

说明书

一种易于回收的铁磁性复合球及其应用。该铁磁性复合球是一种由生物炭、零价铁粉、中空玻璃微球、海藻酸钠和氯化钙制备成的比重小于1的球状体。其制备方法是将生物炭、零价铁粉和中空玻璃微球置于海藻酸钠溶液中，混匀后用蠕动泵将其滴入氯化钙溶液中，交联后用去离子水冲洗即成。可用于吸附和去除废水中的重金属离子三价铬和六价铬。在20h内能达到吸附平衡，去除率都超过60%，且易于使用外加磁场回收，大大降低了二次污染的风险。本发明的原料易得，成本低，制备工艺简单，便于实现规模化生产，期望成为广泛应用于水体净化中去除铬离子的环境友好型产品。

技术领域

本发明属于水质净化技术领域，具体涉及一种易于回收的铁磁性复合球及其应用。

背景技术

近年来我国水体重金属污染越发严重，其中铬为比较普遍的重金属污染物。水体中铬离子主要以三价铬和六价铬的形式存在，三价铬是必不可少的营养元素，在糖和脂肪代谢中起着重要作用，但是三价铬过量会改变细胞膜的通透性，降低免疫系统功能，引起皮肤过敏甚至是癌症；六价铬是水体污染物中对人体危害极大的一种，有强毒性，具有致癌作用、致突变作用和细胞遗传毒性。国际癌症研究机构和美国政府工业卫生专家协会都已确定其具有致癌性，并将铬定为一级致癌性物质。因此含铬量较高的废水，如电镀废水、矿产废水、冶金和化工废水等均需进行严格的处理，达到国家标准后才可排放。

去除水中铬离子的方法很多，如化学还原、吸附、离子交换、膜分离、生物修复和电化学修复等，但是已有的这些方法，或因为运行成本较高，或易产生二次污染而大大限制了使用范围。目前，吸附法处理铬污染被认为是比较经济和有效的方法，但是使用的吸附剂的种类和对污染物的去除率都有限，而且吸附剂用完以后通常都存在着回收困难的问题，因此，往往产生污染物的解吸而造成，显然提供一种对水体中铬离子具有高去除率、廉价且可方便回收的吸附产品是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种易于回收的铁磁性复合球及其应用，以克服上述现有技术所存在的问题。

本发明的另一目的是对水体中三价铬和六价铬离子实现高效去除的同时，便于回收以避免二次污染。

本发明首先考虑到通常生物炭结构疏松多孔，能提供较多的吸附位点，且又存在活泼的羟基和羧基，对重金属具有较好的捕集作用，但只能够满足对三价铬较高的去除率，研究发现，由于六价铬多以HCrO₄^-和Cr₂O₇^2-等带负电荷的形式存在，单一的生物炭对六价铬的吸附量较小，因此巧妙地利用零价铁粉具有的强还原性，可以将六价铬还原为三价铬，从而减小其毒性的同时并增加了吸附能力。为此用生物炭与零价铁粉混合以理论上初步实现对六价铬和三价铬都有高去除率的目的。进一步为了使生物炭和零价铁粉同时发挥作用，故还必须有承载物将它们联系在一起，海藻酸钠是一种天然多糖，海藻酸钠溶液滴入氯化钙溶液会产生交联作用形成固态凝胶球形结构体，而被用作无毒的支撑载体材料，用来承载生物炭和零价铁粉；又，到未经改性的生物炭由于存在灰分较多以及比表面积比较小等问题，会导致对污染物的吸附效率较低，因此考虑用盐酸浸泡生物炭来对生物炭进行改性；进一步又利用作为铁磁性物质的零价铁带有的铁磁性，因此不难通过外加磁场进行快速回收，又考虑到在海藻酸钠溶液中只加入生物炭和零价铁粉制备的铁磁性球形结构体会沉入水底，增加回收难度，所以在海藻酸钠溶液中又再加载轻质材料使制备的铁磁性复合球能在吸附结束后漂浮于水面上以便于回收，而中空玻璃微球是是一种新型中空密闭的球体、粉沫状的超轻质填充材料，其成分为碱石灰硼硅酸盐玻璃，化学性质稳定，具有减轻重量的作用，因此本发明使用了中空玻璃微球来降低铁磁性复合球的密度以浮于水面上。

本发明的易于回收的铁磁性复合球是一种由生物炭、零价铁粉、中空玻璃微球、海藻酸钠和氯化钙溶液制备成的比重小于1的球状体。

上述铁磁性复合球的制备方法包括如下步骤：