[发明专利]一种利用Fenton污泥制备重金属吸附剂的方法及应用

说明书

本发明公开了一种利用Fenton污泥制备重金属吸附剂的方法及应用，属于危险废物处理技术领域，包括以下步骤：1)混和水热；2)抽滤洗涤；3)烘干研磨。本发明将Fenton污泥和氨水通过一步水热法制备为磁性水热胺化碳吸附剂，并将制备得到的磁性水热碳吸附剂用于重金属废水的处理，制备过程简单便捷，用时短，易操作，由Fenton污泥制备的磁性水热碳吸附剂具有优良的重金属离子吸附性能，处理效果好，使用寿命长，性能稳定且易于回收。本发明的方法实现了危险废物Fenton污泥的资源化利用，节约了Fenton污泥的处置成本，避免了二次污染，具有实际的应用意义和广阔的市场前景。

技术领域

本发明属于固体废物资源化与水污染处理技术领域，具体涉及一种利用Fenton污泥制备重金属吸附剂的方法及应用。

背景技术

Fenton氧化技术是目前市场上应用范围最广，使用频率最高的高级氧化技术。其具有强氧化性，无选择性，设备简单，操作简便等特点。主要通过Fe²⁺与H₂O₂反应生成强氧化性的羟基自由基(·OH)来对难降解污染物完成氧化降解，而在氧化过程结束之后需要通过投加碱的方式去除水中的铁离子，使剩余铁离子以沉淀形式析出，并中和废水的pH值。Fenton污泥，即在Fenton氧化工艺后续的絮凝过程中产生的化学污泥，主要由Fe(OH)₃组成。Fenton污泥在形成的过程中，会吸附废水中的少量有机质，重金属，泥沙杂质，寄生病原体等，所以工业化工废水处理过程中产生的Fenton污泥大多含有有毒危险有机物，被归类为危险工业固体废物，若不妥善处理极易产生二次污染，破坏土壤结构，污染水体资源，威胁人类健康。传统的处理方式，如焚烧、填埋等方式运行费用高昂，且同样会产生二次污染，而随着Fenton氧化技术的推广，Fenton污泥产量逐年增加，已经严重限制了Fenton氧化技术的应用。因此，找到一种对环境友好、经济绿色可持续的Fenton污泥处置方法，是目前全世界范围内急需解决的问题。

Fenton污泥的主要成分是Fe(OH)₃，但其还含有少量有机物和其他金属元素，比如作为碱剂投加的钙。氧化铁和碳材料可以协同对重金属进行吸附。所以，Fenton污泥的元素组成使Fenton污泥具备成为一种吸附剂前驱体的可能。但需要对Fenton污泥进行一定的处理使其转化为吸附剂。水热法是一种常见的热转化方法，因反应发生在液态环境中，所以多用来使含水量高的有机质进行资源转化，在水热过程中，Fenton污泥中的铁会转化成铁氧化物形式存在，而所含的有机质则会转化成水热碳，这两种材料的形成能够有效促进对重金属的吸附效果。而由于Fenton污泥中还原性有机物有限，经过水热过程产生的铁氧化物会以磁性铁氧化物—γ-Fe₂O₃形式存在，这也赋予了产物磁性，便于分离和回收。为了进一步增加材料的吸附能力，水热反应液采用氨水，使材料表面具有大量氨基，氮原子的高电子云密度会进一步增加材料的吸附能力。并将此材料应用至含有重金属离子的废水中，吸附脱除水中重金属。

基于以上背景，开发一种利用Fenton污泥制备重金属吸附剂的方法，解决Fenton污泥处置过程中的突出问题，并通过一步水热合成，制备为水热胺化碳吸附剂，解决目前重金属吸附剂成本高昂、制备复杂的问题，突破了限制Fenton氧化广泛应用的技术瓶颈，具有实际的应用意义和广阔的市场前景。

发明内容

1.要解决的问题

针对Fenton污泥产量大、有害性强且处理过程中难度高、成本高和易产生二次污染的情况，开发了一种利用Fenton污泥制备重金属吸附剂的方法，将Fenton污泥转化为去除水中重金属的吸附剂材料，缩减了处置成本，减少二次污染。

本发明的另一个目的在于克服目前重金属吸附剂成本高昂，制备繁琐，吸附效果一般且难于分离的问题，采用一步水热直接制备磁性水热胺化碳，简化操作，原料为废弃物并通过改性表面基团优化吸附能力，通过材料磁性便于分离和回收。

2.技术方案