[发明专利]一种镁基铁锰复合纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于复合材料领域，公开了一种镁基铁锰复合纳米材料及其制备方法和应用。将镁基材料粉末均匀分散于水中，得到镁基材料悬浊液；所述镁基材料是指氧化镁和氢氧化镁中的至少一种；往所得镁基材料悬浊液中加入高锰酸钾溶液，混合均匀后滴加亚铁盐溶液反应得到镁基铁锰，反应完成后摇匀，得到镁基铁锰复合纳米材料。本发明通过把纳米铁锰材料负载到镁基材料颗粒表面上，抑制了铁锰颗粒的团聚以保证其反应活性；镁基材料的活性表面能高效地吸附重金属，提高了铁锰纳米材料的利用率，同时镁基材料所形成的弱碱性材料有利于纳米铁锰材料的稳定存在，使复合材料不易变质，易于保存。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种镁基铁锰复合纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济的迅速发展，工业固体废弃物的产生量逐年增加。如何处理有害的工业固体废弃物，减轻对人类赖以生存的自然环境产生的不良影响，是摆在人们面前的现实问题。工业固体废弃物中经常含有砷、铅、镉、铜、锌、铬、镍等有毒有害的重金属，若含重金属的固体废弃物得不到及时的处理处置，会造成场地和水体的污染。所以研发含重金属固废的处理技术，尤其是低消耗、无污染处理技术，是今后相当长时期内所迫切需要的固废处理技术，也是达到经济与环境共同发展目标的必然要求。

目前，含重金属固废的主要处理方法有水泥固化、石灰固化、熔融固化、有机物聚合固化、化学药剂固化等。水泥固化法有工艺和设备简单、设备和运行费用低、原料便宜易得的优点，但存在固化体增容大、浸出率高等缺点；石灰固化法有材料来源广、成本低、处理酸性固废效果好等优点，但存在增容大、抗酸腐蚀能力差的缺点；熔融固化最大的优点在于固化体能作为高质量的建筑材料，但操作过程需要消耗大量能量，处理成本很高。有机物聚合固化法具有增容少、抗腐蚀性强、污染物浸出率低等优点，但存在操作复杂、固化体易老化、处理过程需要高温且产生废气、处理成本高的缺点。

化学药剂固化法是指通过化学反应使有毒的重金属转化为低溶解、低迁移、低毒性物质的过程，具有固化效果好、增容少、成本较低等优点。常见的固化剂有硫化钠、铁酸盐、有机高分子等。传统的化学药剂固化法存在药剂用量大、药剂利用率低、对环境冲击大、固化效果不持久等缺点。纳米铁锰材料是一种高活性且环境友好的重金属固化剂，能高效固定土壤或固体废弃物中砷、铅、镉、铜、锌、铬、镍、汞等有毒有害的重金属，纳米材料高活性的特点可以使反应时间缩短至2天以内。但纳米铁锰存在易团聚的问题，会造成铁锰的反应活性和稳定性的降低。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种镁基铁锰复合纳米材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的镁基铁锰复合纳米材料。

本发明的再一目的在于提供上述镁基铁锰复合纳米材料在处理含重金属的工业废水、工业固废或修复重金属污染土壤中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种镁基铁锰复合纳米材料的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)将镁基材料粉末均匀分散于水中，得到镁基材料悬浊液；所述镁基材料是指氧化镁和氢氧化镁中的至少一种；

(2)往步骤(1)所得镁基材料悬浊液中加入高锰酸钾溶液，混合均匀后滴加亚铁盐溶液反应得到镁基铁锰，反应完成后摇匀，得到镁基铁锰复合纳米材料。

进一步地，上述制备方法中所述的水及溶液均经氮气除氧处理，所有的操作均在氮气保护下进行。

进一步地，步骤(2)中所述亚铁盐溶液是指含有FeSO₄·7H₂O、(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O、FeCl₂·5H₂O中至少一种物质的溶液。