[发明专利]一种包膜铁碳复合材料和制备、改性方法及污水处理方法

说明书

本发明涉及包膜技术领域，具体涉及一种包膜铁碳复合材料及其制备、改性方法及污水处理方法。其中，包膜铁碳复合材料包括铁碳材料和包裹于其表面的包膜材料。包膜材料能明显提高铁碳材料的强度，从而提高其混料、运输过程中以及放置期间的稳定性。

技术领域

本发明涉及包膜技术领域，具体涉及一种包膜铁碳复合材料和制备、改性方法及污水处理方法。

背景技术

零价铁化学性质活泼，具有较强的还原能力，大量研究表明零价铁不但可以降解水体中的氯代有机物，还能还原去除重金属、偶氮染料、硝基芳香族以及硝酸盐、高氯酸盐、除草剂等多种污染物，这极大推动了零价铁在环境污染治理方面的应用。由于其价钱低廉，常用作渗透式反应墙和原位注入技术中的填料或注入剂。但随着零价铁的反应，氢氧化物逐渐沉积在铁的表面，阻隔内部铁粉参加反应，氧化还原反应减弱，对污染物的处理能力降低。

铁碳材料是由碳与铁固化组合后形成，其作为微电解填料使用，可有效防止沉积物在铁粉表面富集，从而更高效的处理污染物。目前，可通过交联固化的方式将碳与铁形成稳定的微电解材料。交联固化组合是指使用交联固化剂将铁与碳粘连并固化组合在一起，例如：专利申请CN111377497A使用海藻酸钠、氯化钙作为交联固化剂将铁、碳与麦饭石固化组合形成材料，去除水中磷颗粒。专利申请CN110330082A使用海藻酸钠、氯化钙作为交联固化剂将铁、碳固化组合形成材料，作为催化剂催化过硫酸钠处理布洛芬污染。但是单纯的交联固化方式，得到的铁碳材料强度较低，无法满足原位注入或渗透式反应墙技术的高机械强度操作的要求。

发明内容

因此，本发明要解决的第一个技术问题在于克服现有技术中的铁碳材料抗压强度低下的问题，从而提供了一种包膜铁碳复合材料及其制备方法。

为此，本发明提供一种包膜铁碳复合材料，包括铁碳材料和包裹于其表面的包膜材料。

优选的，所述铁碳材料包括以下重量份组分：铁粉40-80份，炭粉10-30份。

优选的，所述铁碳复合材料还包括重量份数为3-6份的海藻酸钠。

优选的，所述铁粉粒径为200-40目；和/或，所述炭粉粒径为200-400目。

优选的，所述包膜材料为有机高分子材料，优选的，所述包膜材料选自聚烯烃、聚氨酯、天然橡胶、脲甲醛树脂、环氧树脂中一种或多种。

优选的，所述包膜材料与铁碳材料的质量比为1：(10-35)。

本发明进一步提供上述包膜铁碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：取包膜材料溶解于有机溶剂中制得包膜液，将包膜液喷涂于铁碳材料的表面，制得包膜铁碳复合材料。

优选的，所述制备方法，满足以下(A)-(F)中的任意一项：

(A)有机溶剂选自四氯乙烯、二氯甲烷、正己烷、二甲苯、丙酮中的一种或多种；

(B)包膜材料和有机溶剂的质量比为1:20-30；

(C)溶解温度为80-125℃；

(D)喷涂在空气和/或氮气氛围下进行；

(E)铁碳材料的温度为45-50℃；

(F)铁碳材料可以采用交联固化或者烧结固化的方式制备，为了提高铁碳材料的还原效率，优选交联固化的方式。

优选的，所述空气和/或氮气氛围的温度为70-90℃。

优选的，在某些优选的实施方式中，所述铁碳材料的制备方法，包括以下步骤：

酸洗铁粉制备：将铁粉浸泡于酸液中，固液分离，洗涤至中性；