[发明专利]一种壳聚糖-废铁屑复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种壳聚糖‑废铁屑复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、酸洗预处理：将废铁屑清洗过筛，浸泡于酸洗试剂中，混合均匀振荡反应数小时后，用去离子水洗涤至溶液呈中性，过滤烘干备用；S2、在20℃～60℃的温度下，将酸洗后的废铁屑和预先制备好的壳聚糖溶液按照(0.25～2):1的配比混合均匀，在磁力搅拌器中连续搅拌2小时。再将得到的沉淀物在3000rpm下离心15分钟分离出上清液，剩余固体用纯水洗三遍，再用无水乙醇洗三遍，然后在70℃下干燥24h，所得材料即为壳聚糖‑废铁屑复合材料，本方法制备流程简单，环境友好；以工业副产品废铁屑为原料，“变废为宝”，具有成本低廉，经济高效的优点。

技术领域

本发明涉及环境保护中重金属污染修复材料技术领域，具体为一种壳聚糖-废铁屑复合材料的制备方法。

背景技术

由于砷具有高毒性，砷污染已被广泛认为是最重要的环境污染物之一。近年来，随着含砷矿石被人们大规模开采，金属的高产量冶炼、相关含砷药剂在工农业生产中大量使用，以及矿山开采后所堆积的含砷废石料、含砷尾矿被氧化和淋滤溶解，因此造成砷元素在生态环境中的分解、迁移转化和扩散，导致周边土壤环境受到砷污染，对整体生态环境和人体健康造成潜在的威胁。

因此目前迫切需要找出成本低廉、效果卓越、操作简单、无二次污染破坏的砷污染修复技术。修复砷污染的途径主要有以下三种途径：(1)改变砷的赋存状态，通过物理化学手段使重金属由活化态转化为稳定态，将砷钝化在土壤介质中，降低污染土壤中砷的活性和在环境中的迁移性以及生物可利用性；(2)直接去除分离污染土壤中的砷，进而达到回收和降低土壤中砷的双重目的；(3)三是通过修筑一定的阻隔设施将重金属污染土壤与外界环境隔断，从而限制污染土壤中重金属的迁移活动以降低环境风险。现今，常用的主要砷污染修复技术有物理修复、化学修复和生物修复。

砷污染的物理修复技术主要包括换土法和电动修复技术等。其中换土法多适用于对小面积的砷污染土壤进行修复，否则随着工程量和劳动力的需求增大，无法满足经济上的需求。电动修复技术适用性较强，尤其对于低渗透性土壤(如粘土等)具有高砷去除效率，且操作简单、使用灵活。但由于其溶解相中的砷难以处理，并且增加了风险重金属的流动性，在砷污染修复领域存在一定的局限性。

利用生物资源修复重金属污染是一种有前景且具有成本效益的方法，但是植物修复周期长，见效慢；且砷富集至超累积植物中之后生物质的进一步回收和妥善处理成本较高，使得植物修复技术费用高昂，在实际应用中需考虑经济问题。微生物修复技术所使用的微生物制剂大多是专一型的，即只对少数几种污染物或某一特定污染物进行积累或降解，这限制了生物修复的实际修复效率和应用价值；加入实际修复场地的微生物可能与原有菌种竞争或难以适应环境，导致实际效果与实验室实验结果存在较大差异。植物和微生物的联合修复技术受环境条件(如土壤温度、湿度、营养状况等)的影响，成本较高，且大部分研究还处于实验阶段。

土壤淋洗修复技术具有操作灵活、效果稳定、修复彻底、周期短、效率高等优点，但同时也易引起某些营养元素的淋失和沉淀。

采取何种有效的预防手段控制重金属的泄露污染，以及采取何种治理措施处理已被重金属污染的水体、土壤是当下攻克难题的方向。研发一种可同时去除砷及其伴生重金属污染的高效修复材料是一个亟待解决的问题。

近年来，铁基化合物被视为有效的砷处理体系，因其高效的处理效果和低廉的造价，引起研究学者们的广泛关注。常用的砷污染土壤修复的含铁材料有铁(氢)氧化物、零价铁(铁粉)、铁盐以及各种含铁工业副产品。这当中零价铁(Zero-valent Iron，ZVI)具有一定的比表面积，还原电位E₀＝-0.44V，常作为还原剂(电子供体)，很容易释放电子形成氧化性的铁离子，能够还原多种污染物，被广泛用于处理重金属、有机物污染的地下水。零价铁体系包括铁粉、铁屑、零价铁、纳米零价铁等。但零价铁易发生自团聚、表面易被氧化、表面钝化层使其活性快速下降妨碍反应进行等问题限制其进一步推广应用。针对零价铁存在的问题，国内外学者对零价铁表面特性进行修饰和改性，从而得到稳定的铁基材料。