[发明专利]一种去除水体钼酸盐的改性纳米硫化亚铁复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种去除水体钼酸盐的改性纳米硫化亚铁复合材料的制备方法，属于环境功能性复合纳米材料技术领域。所述制备方法为：先采用溶胶法制备粒度可控、纯度较高的氧化锆，然后在N₂保护和一定温度下加入氯化亚铁水溶液混合均匀后，逐滴滴加硫化钠水溶液反应，得到的黑色悬浊液静置分层后采用氮气吹洗后的无水乙醇进行润洗，从而得到一种氧化锆改性纳米硫化亚铁复合材料。本发明采用一步共沉淀法合成材料，制备过程简单，原材料成本低，改善了硫化亚铁易于团聚、反应活性低的不足。所述复合材料相对于硫化亚铁比表面积更大，同时具有更快的吸附反应速率和更高的吸附量，显著增强了对水体钼酸盐的去除效果。

技术领域

本发明属于环境功能性复合纳米材料技术领域，具体涉及一种去除水体钼酸盐的氧化锆改性纳米硫化亚铁复合材料的制备方法及应用，主要应用于含钼废水处理。

背景技术

我国是钼矿生产大国,钼储量居世界第二。由于钼矿及伴生钼矿的开采和选取，产生的工业废水造成了严重的水土钼污染，如葫芦岛水库钼污染事件、渭南钼矿污染事件等。金属钼虽是动植物体内必不可少的微量元素，但摄入过多会导致动脉硬化、腹泻、蛋白质代谢紊乱等不良反应。在自然水体中钼主要以钼酸根离子形态存在，在中性及碱性水体钼酸根离子主要以MoO₄^2-形态存在。由于MoO₄^2-在环境中相对稳定，并且在大多数体系里容易被生物所摄取，当水溶液中钼浓度超过5ppm将对周围环境和人体健康带来危害。而部分钼矿周围水中钼含量达到10mg/L，远高于我国《生活饮用水卫生标准》和《地表水环境质量标准》集中式生活饮用水地表水源地特定项目标准限值0.07mg/L。因此寻找高效、经济、环境友好的治理方法对于钼污染水体的污染控制与修复具有重要意义。

目前国内外处理含钼废水的主要方法有离子交换法、化学沉淀法、吸附法等，由于吸附法具有高效经济、操作简便等特点被广泛应用于处理重金属污水。硫铁化物广泛存在于地表水沉积物及地下水等厌氧环境中。环境友好的硫化亚铁是自然界中常见的黄铁矿的前驱体，能够传输出两类电子供体Fe(II)与S(-II)，具有很强的还原性和吸附性，已被证实可以有效去除多种有机污染物(如林丹、硝基苯等)和重金属(如铬、汞和砷等)，因此利用纳米FeS去除水体钼酸盐具有一定的理论可行性。然而纳米FeS合成过程容易发生团聚现象，从而降低了其反应活性和吸附性能，限制了其在实际工程中的应用，因此，对纳米FeS进行适当改性是很有必要的。

有研究表明Pd、Ni、Cu包覆铁基颗粒不仅促进了电子的产生和转化，而且还能用于降低污染物、提高铁基颗粒的反应活性。一些金属氧化物如TiO₂、Al₂O₃和ZrO₂已被证明是水溶液中选择性分离阴离子的有效材料。然而，相比常规无机重金属吸附材料如氧化铁、氧化铝等，氧化锆具备更强的耐酸和碱的性能，且锆对含氧基团有很强的离子亲和力和配位作用。另外，氧化锆具有较大的吸附容量，优异的热、化学稳定性和良好的动力学性能，可以提供较大的比表面积。因此，在制备硫化亚铁时引入锆(Zr)这一过渡金属，使其分散在硫化亚铁颗粒的表面，在理论上可以提高纳米FeS的表面活性，有利于重金属阴离子的选择性吸附。因此开展氧化锆改性硫化亚铁去除水体钼酸盐不仅丰富了硫化亚铁应用途径，同时也为厌氧水体钼酸盐的去除提供技术参考。