[发明专利]一种赤泥基铁-炭复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种赤泥基铁‑炭复合材料及其制备方法和应用。具体步骤为：将赤泥进行脱碱处理；脱碱后的赤泥与秸秆进行混合，然后在厌氧条件下进行热解即得到赤泥基铁‑炭复合材料。热解后得到零价铁‑炭的复合材料，提高其还原性能。相比于现有的制备方法，得到的零价铁和炭的结合性更好。能够同时处理废水中的抗生素和重金属。并且有利于重金属与废水的分离。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种赤泥基铁-炭复合材料及其制备方法 和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被 视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着社会的快速发展和人们对肉蛋等食材需求的增加，密集的大型畜牧业在中国蓬 勃发展。与此同时，为促进畜禽生长、提高饲料效率、预防和治疗各类疾病，抗生素(四环素、氟喹诺酮等)和重金属(铜、锌等)被广泛用作饲料添加剂。由于对抗生素及重 金属的吸收有限，导致大部分的抗生素及重金属随畜禽尿液、粪便排出体外，产生的养 殖废水中共存有多种抗生素及重金属。目前仍采用传统方法进行污水处理，存在成本高、 二次污染严重等缺陷。故而亟需开发一种能高效快捷去除此类复合污染水体的处理技术。

赤泥是拜耳法提取氧化铝过程中产生的强碱性废渣，平均生产1吨氧化铝产生1.0-2.0吨的赤泥。作为氧化铝生产大国，目前我国赤泥综合利用率仅为4％左右，大量 的赤泥采用陆上堆存处理。赤泥产生量大且具有强碱性，其大量堆存不但占用大量土地， 也对环境造成严重污染。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种赤泥基铁-炭复合材料 及其制备方法和应用。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种赤泥基铁-炭复合材料的制备方法，具体步骤为：

将赤泥进行脱碱处理；

脱碱后的赤泥与秸秆进行混合，然后在厌氧条件下进行热解即得到赤泥基铁-炭复 合材料。

通过上述制备方法，得到了利用赤泥制备一种能够协同处理抗生素和重金属的复合 材料。

通过碳热还原法，利用秸秆热解过程中的生物炭，将赤泥中的三氧化二铁首先还原 为四氧化三铁，进一步，炭还原四氧化三铁得到零价铁。得到的赤泥基铁-炭复合材料含有大量的零价铁，少量的四氧化三铁，并形成铁-炭整体的分散的结构。

在热解的过程中，还原后的零价铁在生物炭表面负载形成铁-炭复合材料，形成一个整体的复合材料结构。炭具有分散零价铁的作用，提高零价铁的活性，同时炭具有吸 附作用，零价铁分散负载在炭的表面和孔隙中。

利用零价铁的较强的还原能力以及较大的比表面积，进行去除废水中的抗生素和重 金属，零价铁对抗生素的去除原理是对抗生素发生降解作用。对重金属离子起到还原作用和吸附作用，比如Cu²⁺离子还原为零价铜。还原后的产物吸附在炭表面上，有利于重 金属从溶液中的分离。

在废水处理中，通过生物炭及零价铁自身的吸附的作用，使得更多的污染物与零价 铁充分接触，进行反应，提高了反应速率。

纳米零价铁在酸性溶液中的腐蚀速率更快，导致溶液中形成大量铁离子，并且在有 氧条件下通过类芬顿反应过程进一步促进四环素的降解。在碱性水环境下，纳米零价铁表面容易钝化形成氢氧化铁，钝化层的形成会导致大量反应活性位点封闭，降低材料对 四环素的降解效率。因此，需要降低赤泥的碱度。提高废水处理效果。

现有的利用煤气进行还原赤泥得到零价铁，但是煤气用量较大，本发明中利用秸秆 在热解的过程中，秸秆产生大量的碳元素，碳元素直接与赤泥进行接触，并且在热解的过程，形成多孔性，直接混合的过程中，与赤泥的接触面积和接触时间更长，所以还原 效果更好。