[发明专利]一种铁改性赤泥基磁性吸附剂的制备方法及其在复合重金属废水中的应用

说明书

本发明公开了一种铁改性赤泥基磁性吸附剂的制备方法及其在复合重金属废水中的应用，包括以下步骤：1)预处理：将赤泥干燥后，碾碎+过筛，得到预处理后的赤泥；将秸秆破碎+过筛，得到预处理后的秸秆；2)冷冻干燥：将预处理后的赤泥和秸秆进行混合，然后加入FeCl₃溶液，超声分散均匀后，进行冷冻干燥，得到混合料；3)热解处理：将混合料置于马弗炉中，进行高温热解，热解完毕后随炉冷却至室温，得到铁改性赤泥基磁性吸附剂。本发明是基于“以废治废”策略，采用简便方法，无需对赤泥进行酸预处理，将固体废物赤泥改性成强磁性的吸附材料低成本吸附剂，通过表面络合和化学吸附作用，实现废水中多金属同步去除，具有良好的吸附性和再生性。

技术领域

本发明属于工业固废资源化和水处理技术领域，具体涉及一种铁改性赤泥基磁性吸附剂的制备方法及其在复合重金属废水中的应用。

背景技术

社会的快速发展，工业水平也不断提高，但随着而来的是各种环境问题，尤其是重金属的污染现状越来越严峻，包括Pb、Cd、Cu、As及其化合物等重金属污染物的去除，已成为亟待解决的难题。吸附法是去除工业废水中重金属的常用方法，其去除效果与其所用的吸附材料密不可分。优异的吸附材料需要具备成本低、吸附容量大、易再生等特点。

赤泥虽然是氧化铝工业过程中产生的废弃物，但赤泥的综合利用一直是环境领域的研究热点。目前，赤泥已被利用制备电芬顿催化材料、污染修复材料和重金属吸附剂等功能材料。但由于赤泥的高碱性，CN109107524B、CN110721655A和CN109675527A等公开专利制备的重金属吸附剂，对赤泥都进行了酸中和处理，这不仅对设备要求较高，而且存在废液二次污染的问题。因此，开发简单高效的赤泥改性技术，实现重金属的高效吸附，对赤泥再利用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁改性赤泥基磁性吸附剂的制备方法及其在复合重金属废水中的应用；该方法通过利用工业固体废物赤泥和农业废弃物秸秆为原材料，以三氯化铁为铁源，利用冷冻干燥、高温热解方法成功制备出具有良好磁性能和较高Fe₃O₄含量的铁改性赤泥基磁性吸附剂。

本发明这种铁改性赤泥基磁性吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

1)预处理：将赤泥干燥后，碾碎+过筛，得到预处理后的赤泥；将秸秆破碎+过筛，得到预处理后的秸秆；

2)冷冻干燥：将步骤1)预处理后的赤泥和秸秆进行混合，然后加入FeCl₃溶液，超声分散均匀后，进行冷冻干燥，得到混合料；

3)热解处理：将步骤2)中的混合料研磨均匀，置于马弗炉中，进行高温热解，热解完毕后，冷却至室温，得到铁改性赤泥基磁性吸附剂。

所述步骤1)中，赤泥为烧结法赤泥；赤泥碾碎后，过100目筛；秸秆破碎后，过70目筛。

所述步骤2)中，秸秆和赤泥的质量比为1:(3～5)，FeCl₃溶液的浓度为1～8gL^-1；每5.0g秸秆和赤泥的混合物中加入5mLFeCl₃溶液；所述的冷冻干燥为混合物先在-90～-70℃的超低温冰箱中冷冻6h，再放入冷冻干燥仪器中干燥40～60h；优选的，秸秆和赤泥的质量比1:4；冷冻温度为-80℃，冷冻时间为6h，冷冻干燥时间为48h。

所述步骤3)中，高温热解的具体步骤为：以10℃min^-1的速率升温到500～700℃，并在该温度下保温1.5～2.5h。优选的，热解升温至600℃，并保温2h。

根据上述的吸附剂的制备方法制备得到铁改性赤泥基磁性吸附剂。

所述的铁改性赤泥基磁性吸附剂在在复合重金属废水中的应用。

本发明的机理分析：