[发明专利]一种包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料的制备方法及应用

说明书

一种包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料的制备方法及应用，它涉及一种无定形铁矿物复合材料的制备方法。本发明的目的是要解决现有无定形铁矿物复合材料易团聚聚集、组分构成单一以及应用价值有限的问题。方法：一、制备人工腐殖酸；二、制备无定形铁矿物；三、包覆，得到包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料。一种包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料用于移除富养化水体中的磷酸盐。本发明制备的包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料移除P的最大吸附容量高达12.898mg/g。本发明可获得一种包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料用于移除富养化水体中的磷酸盐。

技术领域

本发明涉及一种无定形铁矿物复合材料的制备方法。

背景技术

磷在矿物表面的吸附是影响农业和生态系统生产力和环境质量的主要环境化学过程，过量的磷酸盐存在于水体中可导致水体富营养化，同时磷矿石也是一种不可再生资源，开发一种高效率，低成本的磷酸盐吸附材料势在必行。无定形铁矿物广泛分布于土壤和水体沉积物中，它具有较大的比表面和高表面活性，对磷的形态、迁移和转化发挥着重要的作用，同时也是环境中其他晶质铁氢氧化物形成的前驱物。

现有无定形铁矿物复合材料存在易团聚聚集、组分构成单一以及应用价值有限的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有无定形铁矿物复合材料易团聚聚集、组分构成单一以及应用价值有限的问题，而提供一种包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料的制备方法及应用。

一种包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、首先将生物质原料进行洗涤、干燥和裁剪，然后将生物质段添加到强碱性水溶液中，并转移至高压反应釜中进行水热腐殖化反应，得到反应产物Ⅰ；对反应产物Ⅰ进行抽滤分离，收集液体，使用稀盐酸将液体溶液的pH值调节至1～2，离心固液分离，收集固体产物，对固体产物进行洗涤与干燥，得到人工腐殖酸；

二、首先在搅拌条件下将铁酸盐溶解于去离子水中，然后以一定速度滴加强碱性溶液，直至铁酸盐溶液的pH值至7～8，离心分离、洗涤、真空冷冻干燥，得到无定形铁矿物；

三、将人工腐殖酸溶解于强碱溶液中，得到反应产物Ⅱ；同时将无定形铁矿物分散于去离子水中，并持续搅拌，得到反应产物Ⅲ；然后将反应产物Ⅱ逐滴滴加至反应产物Ⅲ中，并持续搅拌、离心、洗涤和真空冷冻干燥，得到包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料。

一种包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料用于移除富养化水体中的磷酸盐。

本发明的有益效果：

1、本发明以生物质废弃物、铁酸盐为原料，通过水热腐殖化技术和共沉淀法制备包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料；复合材料的微观形貌呈现纳米团簇状结构、外观紧密，同时腐殖酸包覆在铁矿物的外层，以羧基与铁离子相结合，提高了材料的稳定性与分散性，提高了对磷酸盐的吸附能力；

2、本发明制备的包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料，在很大程度上增加了铁矿物表面的官能团数量，尤其是-COO、-OH、C＝O等，不仅提升了其理化性能，而且为后续反应提供大量的活性位点；

3、本发明中人工腐殖酸液体对铁矿物的作用主要是与水铁矿形成协同作用，其表面的官能团(如羧基，羟基等)有利于对磷酸盐的吸附，如羧基可以以氢键的方式与磷酸盐结合，从而提高其对磷酸盐的吸附能力；作为稳定剂，大分子腐殖酸包覆在水铁矿表面，可以起到防止氧化的作用；作为分散剂，腐殖酸的加入使得材料表面携带大量负电荷，可以在水中更好的分散；

4、本发明制备的包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料结合了人工腐殖酸与铁矿物二者的优点，增加了在环境中应用的效果，本发明制备的包覆态人工腐殖酸/无定形铁矿物复合材料对富养化水体中磷酸盐的吸附效果相对于单一矿物有明显提升；