[发明专利]用于修复污染水体的磁性沸石材料及制备方法

说明书

本发明提供了一种用于修复污染水的绿色高效磁性沸石材料的制备方法，包括以下步骤：A、将沸石与铁粉投加到球磨机中，研磨均匀得到混合粉末；B、将上述混合粉末加入到搅拌器中，再加入粘合剂，混合搅拌得到润湿状态的粉末；C、将上述润湿状态的粉末装入压力机的坯件模槽中，经压制得到块状复合材料；D、将上述块状复合材料放入马弗炉中，经高温加热硬化，冷却得到块状磁性沸石粗料；E、将块状磁性沸石粗料进行破碎、筛分，获得颗粒型磁性沸石材料。本磁性沸石材料对水体中多种重金属具有去除率高、反应速率快的优点；制备方法可根据需求制造不同粒径大小的磁性沸石材料，也可精准控制磁性沸石中铁氧化物和沸石的比例，调控材料的吸附性能。

技术领域

本发明属于水处理技术与磁性复合材料技术领域，具体涉及用于修复污染水体的磁性沸石材料的制备方法。

背景技术

我国金属矿山类型多、分布广，自2002年开始年产量连续 17 年居全球之首，年产量约占全球 50%。当前，大规模矿业开发导致的地下水重金属污染问题日益突出，防控形势严峻，已成为“水十条”和“土十条”的重要关切。

对于受重金属污染水体的修复，目前在高效、持续、经济的修复材料研发方面仍存在诸多挑战。已有公开的修复材料主要基于吸附、氧化还原及沉淀等功能实现重金属的去除。由于具有吸附速率快、吸附容量大、可回收再利用等优势，磁性材料成为当前重金属污染修复的研究热点。但是，现有磁性材料往往对重金属的吸附容量有限，且材料制备工艺复杂、成本高昂，难以规模化应用于实际重金属污染地下水的修复。

已有公开专利和文献报道中，磁性沸石的制备方法主要有湿法沉淀法、水热合成法。例如，CN104741076A公开的磁性沸石是将沸石颗粒与铁盐溶液搅拌混合均匀后，经加热、冷却、pH调控、多次烘干等一系列步骤实现制备。CN111729641A公开的磁性沸石是通过将沸石改性为钠型沸石后，再经与多种铁盐混合反应、氨水混合、洗涤、烘干等步骤实现制备。CN104815620A公开的磁性沸石是将铁盐溶于有机溶剂后，再与沸石粉混合，经反应釜中反应、洗涤、磁分离、烘干等步骤实现制备。CN110385132A公开的磁性沸石臭氧氧化催化剂是通过将沸石颗粒与铁盐溶液搅拌混合均匀后，经陈化、浸渍、超声、干燥、焙烧等一系列步骤实现制备。

但是，以上公布的磁性沸石制备方法均无法实现材料结构和组成的定制化，材料的形状、粒度主要取决于所使用的沸石，无法实现颗粒化定制，且受沸石对铁离子吸附量影响，铁氧化物负载含量较低，导致制备的磁性沸石对重金属的吸附速率和吸附容量有限。另外，所公布制备方法主要是利用沸石和液相铁盐等试剂通过复杂的化学反应等步骤实现制备，制备过程中涉及高成本的化学试剂、繁琐的制备过程及工艺参数限定，使其生产成本高昂、各环节可控性差，无法实现工业化的批量生产，限定了其在实际重金属污染水体修复中的应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提供了一种吸附容量大、渗透性好、且可回收的绿色高效修复材料；提供一种制备工艺简单可控、成本低廉、易于工业化批量生产的制备方法。

本发明采用的技术方案为：用于修复污染水体的磁性沸石材料的绿色高效制备方法，包括以下步骤：

A、将沸石与铁粉投加到球磨机中，研磨混合均匀，得到混合粉末；

B、将上述混合粉末加入到搅拌器中，再向搅拌器中加入粘合剂，混合搅拌得到润湿状态的粉末；

C、将上述润湿状态的粉末装入压力机的坯件模槽中，将其压制成型，得到块状复合材料；

D、将上述块状复合材料放入马弗炉中，经高温加热硬化后，自然冷却，得到块状磁性沸石粗料；

E、利用破碎筛分机将块状磁性沸石粗料进行破碎、筛分，获得颗粒型磁性沸石材料。

进一步地，所述沸石与铁粉的粒径为10~100目，所述沸石与铁粉的投加质量比为9:1~3:2。