[发明专利]基于生物滤池反冲洗铁泥制备除砷磁性纳米吸附剂γ-Fe

说明书

基于生物滤池反冲洗铁泥制备除砷磁性纳米吸附剂γ‑Fe₂O₃的方法属于废弃物资源化和环境水处理领域。针对目前地下水处理厂废弃铁泥难处理的问题，本发明采用了简单的化学共沉淀法，以地下水处理厂废弃铁泥为原料制备了一种磁性纳米颗粒γ‑Fe₂O₃,该材料不仅可以高效去除水中的As(V)，且因具有良好的磁性，可以用磁铁从水中将其快速回收。该材料有潜力成为由化学药剂制备的γ‑Fe₂O₃的替代品。

技术领域：

本发明属于废弃物资源化和环境水处理领域

背景技术：

砷是自然界中一种常见的有毒非金属元素，由于采矿，自然风化，矿物质溶解，农业杀虫剂的使用以及其他自然和人为活动而广泛散布到水域中。长期将砷污染的水用于饮用、烹饪和灌溉可能会对人体健康产生负面影响，例如诱发皮肤，肺癌，心血管等疾病。因此，砷的去除引起了国内外的广泛关注。近年来，在众多除砷的方法中，由于高效、经济和简单的操作，吸附法被认为是去除水中砷最有竞争力的方法之一。

纳米吸附剂因为具有较大的比表面积和大量的活性位点而一直备受学者的青睐，其中磁性纳米吸附剂不仅具有以上特点，同时还因为具有磁性，在外加磁场的作用下可以快速从溶液中分离出来，成为国内外学者的研究热点。

近年来，在中国东北地区建造了很多除铁锰地下水处理厂，其产生的大量反冲洗铁泥若无法得到很好的处理，将对环境造成严重影响。在铁泥的处置方法中填埋是最常用且有效的方法，但垃圾填埋会占用很大空间且成本较高，特别是从生物滤池反冲洗废水中收集的含铁水处理残渣，填埋成本则更高，因为在填埋前铁渣需要通过絮凝压滤等步骤进行脱水，从而导致填埋的成本提高。所以，基于以上原因，本发明提供了一种通过化学共沉淀法充分利用废弃物铁泥制备磁性纳米材料γ-Fe₂O₃，并去除水中砷(V)的方法，该发明不仅为废弃物铁泥的处置提供了一种低成本且环保的处置方法，还可以成为由化学药剂制备的γ-Fe₂O₃的环境友好型替代品。

发明内容：

基于生物滤池反冲洗铁泥制备除砷磁性纳米吸附剂γ-Fe₂O₃的方法，其特征在于：

将地下水厂除铁锰生物滤池反冲洗废水静置沉淀5天以上，取底部污泥自然风干后备用，风干后以下称为铁泥；将盐酸加入干燥后的铁泥中，充分搅拌待铁泥全部溶解后，静置2h,取出上清液，作为Fe³⁺储备液。取出一部分Fe³⁺储备液，加入Fe粉，充分搅拌并加热，直至溶液由黄色变为绿色，即得到Fe²⁺储备液。采用二氮杂菲分光光度法测定Fe离子浓度，将Fe³⁺和Fe²⁺溶液以摩尔比1:1.2～1:1.5混合，用磁力搅拌器加热并搅拌，待温度升到90℃±1℃，加入NaOH溶液直至pH达到11～12，出现黑色沉淀，保持90℃继续搅拌30min，然后将溶液冷却至室温，用蒸馏水反复冲洗，采用外加磁场将磁性物质从水中分离出来；将所得磁性物质放在真空干燥箱中烘干，得到磁性纳米颗粒。

2.进一步，所使用的铁泥来源于地下水处理厂的废弃铁泥。

3.进一步，步骤(1)中铁泥、盐酸的用量比为1g:0.003L～1g:0.006L，且盐酸的质量分数为37％～38％。

4.进一步，NaOH溶液的浓度为10mol/L。

5.进一步，步骤(1)中真空干燥的温度为60℃～70℃，干燥时间为2～3h。

本发明的优点在于：