[发明专利]一种用于吸附重金属的磁性多孔复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种用于吸附重金属的磁性多孔复合材料的制备方法及应用。本方法将芬顿污泥及粉煤灰干燥研磨过筛，加入尿素、碳酸钾及水超声分散，后转移至磁力搅拌器中搅拌，将样品自然干燥后研磨并转移到石英舟中，后置于管式炉中焙烧，自然冷却至室温，用水离心洗涤多次，到近中性为止，然后用乙醇离心洗涤，自然晾干即得。采用该方法制备而得到磁性多孔复合材料对水中Cr(Ⅵ)有良好的吸附性能和吸附容量，本发明多利用固废等制备多孔复合材料有利于芬顿污泥的减量化、资源化、无害化的实现。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种用于吸附重金属的磁性多孔复合材料的制备方法及应用。

背景技术

铬及其化合物在制革、纺织、电镀、染料、燃料、木材防腐等方面应用十分广泛，随着科学技术的进步，应用重金属能极大促进世界工业化的快速发展，但也不可避免地造成了一系列的污染。铬及其化合物的应用但在带动经济快速增长的同时，也带来了剧毒副产物——含铬废水。

自然水生环境中铬的存在形式分为Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)两种。Cr(Ⅲ)是一种痕量元素，它会影响哺乳动物的新陈代谢作用。Cr(Ⅵ)是一种具有高毒性和高迁移率的代表性污染物，它也是国际公认的三种致癌金属之一，会诱发腹泻、肺癌和其他疾病，它具有强氧化性，非常容易溶于水中，它的致癌原理是能够通过细胞膜穿透细胞来氧化活细胞，从而使细胞发现癌变。美国环境保护署的一项调查表明，长期暴露于Cr(Ⅵ)环境会增加人类得肺癌的风险。向环境中排放含Cr(Ⅵ)废水会危害水体、土壤，会严重影响生态环境和人类健康。根据我国生态环境部的要求，含铬废水必须经过处理再排放，不能直接排放，因为即使少量Cr(Ⅵ)对生物也有剧毒、致突变和致癌作用，主要威胁水生生物和人类健康，因此非常有必要去除。

去除Cr(Ⅵ)常见方法为吸附法、还原法、沉淀法和离子交换法。因为吸附法初始成本低、设计简单且易于操作，目前已成为一种高效且经济的解决方案。通常用于去除重金属的吸附剂包括工业废料、农业废料、生物材料和活性炭。碳材料是目前应用最多的吸附材料，其优点为、疏松多孔、比表面积大、高吸附率等。常见的含碳材料有生物质碳和活性炭。活性炭表面含有许多活性基团(如酚羟基、酸酐、-COOH等)，全世界目前生产的50％以上的活性炭都被用于水处理。在各种吸附材料中，碳材料由于原料多样化及成本低的优势备受青睐，被认为是去除重金属最具有潜力的材料。

但传统的活性炭合成利用含碳丰富的原料进行无氧碳化，而多孔复合材料利用重复碳热再生铁化合物和含碳化合物。高成本、环境风险问题限制了传统方法的发展，而目前多孔复合材料以其低成本、环保的优势成为处理含铬废水的研究重点。

本发明对粉煤灰和芬顿污泥两种废弃物进行合理利用制备多孔复合材料来对含铬废水进行吸附。其中粉煤灰是燃煤火力发电过程中各种有机和无机组分在1200～1700℃燃烧后产生的工业固体废弃物，其成分复杂，处理不当会造成水土污染，对环境及生态产生危害。但全球能源需求的增长、煤炭成本低以及自然资源替代品开发不稳定，因此，煤炭作为主要能源的模式在很长一段时间内不会改变。全球每年粉煤灰的产量约为4.5亿t，粉煤灰在我国年产量在1亿吨左右。芬顿污泥是芬顿工艺生产的危险废物，需要被妥善处理。其缺点在于易结垢，保强水性，普通机械脱水无法达到预期效果、具有有机污染物，会带来一系列的环境问题。利用上述多孔复合材料吸附含铬废水实现以废治废的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于吸附重金属的磁性多孔复合材料的制备方法，并将其应用在废水重金属的吸附中。

基于上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于吸附重金属的磁性多孔复合材料的制备方法，步骤如下：

(1)将芬顿污泥及粉煤灰进行干燥得到固体状的芬顿污泥及粉煤灰；将固体状的芬顿污泥和粉煤灰分别敲碎并研磨过筛得到芬顿污泥粉末和粉煤灰粉末，将制备好的芬顿污泥粉末和粉煤灰粉末分别放入干燥皿中备用；