[发明专利]一种硫化改性零价铁复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种硫化改性零价铁复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将黄铁矿和零价铁按一定质量比混合置于球磨罐中；(2)添加直径为3‑12mm的球磨珠与黄铁矿和零价铁混合均匀，无需助剂和气氛，直接干法球磨；(3)设置球磨转速为200‑800rpm，每次球磨5‑10min，暂停相同时间，更换球磨转向，依次循环3‑6次；(4)球磨结束后过100‑200目筛网，收集得到的硫化改性零价铁复合材料置于干燥器内储存。本发明所公开的方法制备工艺简单，成本低，对废水中重金属和氯代有机污染物有强化去除作用，具有大规模生产和工程应用前景。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种硫化改性零价铁复合材料的制备方法及应用。

背景技术

目前，无论是地表水或者是地下水，污染都非常严重，尤其是随着采矿、冶金、化工、电镀等行业的迅速发展，以及重金属事故性的排放或者大量化肥、农药的使用，导致水体中重金属污染问题日益严峻。重金属难以治理，它们在水体中有相当高的稳定性和难降解性，因此，水体经重金属污染后，会产生持久危害。六价铬(Cr(VI))被认为是对人体危害最大的化学物质之一，具有较高的毒性、可移动性以及难降解性。如果无法在源头得到控制，一旦排入水体将对人们生活环境造成严重的危害，所以研究如何去除含铬废水对环境治理具有非常重大的意义。

氯代有机物物是一类有机物中的氢原子被氯原子取代，以碳或烃为骨架与氯相结合的一系列元素有机化合物的总称。其脂溶性好，氯原子增多其化合物的可燃性降低。以不同的气、液、固态存在。广泛用于化学合成品的中间体、溶剂及农药等。溶剂散发物及其制品废弃物常进入大气与海洋，造成环境污染。氯乙烯单体四氯化碳、氯仿等对肝脏有很强的毒性，有些有致癌性。有些有机氯化合物在环境中非常稳定，如多氯联苯(PCD)、DDT和六六六等，自停止生产至今，在水体、底泥和生物体中仍可检测出较高的残留物。由于有脂溶性，在生物体内代谢缓慢，通过食物链浓缩、累积，主要是造成长期慢性毒性效应。在同系物中随氯原子的增多而毒性增强，并于其化学结构有关。对肝的损害方面脂肪族氯化物易引起脂肪肝，芳香族氯化物易导致以黄色肝萎缩为特征的病变。多数氯代烃不燃，但在火焰或加热时会分解，释出盐酸和剧毒的光气进入大气。

零价铁因为环境友好、无毒、廉价易得、含量丰富、还原性强等特点而受到研究学者的广泛关注，在水处理领域越来越受到重视。尽管零价铁技术已得到比较广泛的应用，但也存在着突出的缺点。比如纳米零价铁比表面积大、反应性高，但易团聚、易被氧化、选择性差，制备工艺复杂、费用昂贵，储备困难；微米铁易制备和储存，但反应性差、利用率低。零价铁硫化改性是目前较新兴的工程技术，能显著提高零价铁的反应性和对污染物的选择性，提高其利用率。目前湿法硫化改性居多，需较多的化学试剂，制备量少，无法大规模工程应用；干法硫化如球磨铁粉和硫粉也能起硫化强化作用，但因为硫粉自燃，须营造厌氧环境(如充氮气或氩气)，成本较高。故亟需探索新的零价铁硫化制备工艺，既能保证材料的反应性，又能大规模生产，降低成本，并能满足污染治理工程技术的复合材料。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种硫化改性零价铁复合材料的制备方法及应用，采用地壳中分布最广的硫化物黄铁矿，廉价易得，且具有半导体性质，其未纯化，直接与零价铁机械球磨后制备的复合材料既能保证良好的反应性和选择性，对重金属和氯代有机污染物均有强化去除作用，对氯代有机物的去除增强作用尤其显著；同时又能简化制备和储存工艺，降低成本，能将其大规模生产并工程应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种硫化改性零价铁复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将黄铁矿和零价铁按一定质量比混合置于球磨罐中；

(2)添加直径为3-12mm的球磨珠与黄铁矿和零价铁混合均匀，无需助剂和气氛，直接干法球磨；

(3)设置球磨转速为200-800rpm，每次球磨5-10min，暂停相同时间，更换球磨转向，依次循环3-6次；