一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法，属于水污染治理技术领域。它包括凹凸棒土和纳米铁，其中，m总铁/m凹凸棒土＝1:(5‑7)；它的制备方法步骤为：A、对废酸液进行鼓泡；B、对鼓泡后的废酸液调节pH为6‑7；C、将调节好的溶液转移至水浴锅中，设置反应温度为15℃‑30℃；D、在500‑700转的转速下，以0.5‑3d/s的速度在氮气保护下投加氨水溶液；E、待溶液全部变黑后，加入凹凸棒土；F、晶化30‑60min后，抽滤、干燥。它使用钢铁厂酸洗废酸液制取纳米四氧化三铁，并将其与凹凸棒土进行复合，用于河道和湖泊磷的吸附处理，处理后可在外加磁场的条件下进行回收。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水污染治理
，是一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法。
技术介绍
在钢铁产业生产的过程中，为了去除钢铁表面的一层氧化膜，常使用酸洗的方法；在酸洗的过程中由于酸液质量分数的降低，其酸洗效果也会大大的降低，所以在整个生产过程中就会产生大量的废酸液，酸洗过程中产生的废酸液中铁离子的含量可以达到100—200g/L，钢铁行业大量的废酸液无法进行合理的处置，其对环境产生了较大的危害。目前对于废酸液的处置方法主要有高温焙烧法、蒸发法回收酸、铁盐结晶法、离子交换法、膜处理法以及化学转化法(以废治废)等。但是以上方法在运行的过程中存在：不适宜小型钢厂使用、产生二次污染、成本高、浪费能源等大量的问题。中国专利技术专利，公开号：CN102372308A，公开日：2012-3-14，公开了一种含铁酸洗废液生产聚合氯化铝铁混凝剂的工艺。利用酸洗废液和含铝原料进行产品生产，使用该专利所生产的絮凝剂，虽然能够兼顾铁系和铝系混凝剂的长处，但是同时也具有二者的缺点，使用的过程中会升高处理水的铝含量，且性质不稳定难以保存。凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石(Attapulgite)为主要组分的一种粘土矿物，凹凸棒土是一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状，凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力，目前将凹凸棒土应用到水处理方面也日益增加，其对氮、磷以及重金属都有较好的吸附效果。中国专利技术专利，公开号：CN102786646A，公开日：2012年11月21日，公开了一种酸改性凹凸棒土-聚氨酯多孔材料及其制备方法和应用，属于无机-有机材料合成
该专利技术所公开的酸改性凹凸棒土-聚氨酯多孔材料的制备方法，是先将凹凸棒土改性制成酸改性凹凸棒土，再加入多元醇、发泡剂、泡沫稳定剂、水和催化剂混合搅拌均匀，然后加入二异氰酸酯于50～70℃下搅拌发泡，最后于90～105℃熟化1～2h，冷却后制得。使用该专利技术制取的改性凹凸棒土吸附剂，虽然提高了吸附效果，但是存在难以回收的缺点，且其中添加的有机物在使用的过程中有释放的风险。中国专利技术专利，公开号：102755883A，公开日：2012-10-31，一种凹凸棒土负载纳米铁材料的制备方法，以酸化改性后的凹凸棒土为负载材料，在惰性气体保护条件下，以KBH4、NaBH4、N2H4等为还原剂，将铁盐或亚铁盐还原成零价铁，利用凹凸棒土多孔道特点，使纳米铁颗粒充分分散并固定负载在凹凸棒土材料上。与未负载的纳米铁相比，该专利技术制备的凹凸棒土负载纳米铁材料具有更好分散性与稳定性，粒径分布更加均匀，不易形成颗粒团聚和自氧化；在水溶液有更好的悬浮性与稳定性；对环境污染物具有更强的氧化降解能力，更长的有效反应时间，更好的吸附容量。该材料有望在实际环境污染治理与修复工程中得到广泛应用，填补了国内外的空白。其不足之处在于：凹凸棒土负载纳米零价铁处理污水时是参与反应的，主要是利用其还原性，也易被氧化；处理污水后多已被氧化，无法在磁场下进行回收。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题针对现有技术的钢材生产行业在酸洗的过程中，会产生大量的难以处置的含有很高铁的酸洗废液的问题，本专利技术提供了一种可回收的磁性磷吸附剂及其制备方法。它使用钢铁厂酸洗废酸液制取纳米四氧化三铁，并将其与凹凸棒土进行复合，用于河道和湖泊中磷的吸附处理，处理后可在外加磁场的条件下进行回收。2.技术方案为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案为：一种可回收的磁性磷吸附剂，包括凹凸棒土和纳米铁，其中，m总铁/m凹凸棒土＝1:(5-7)。一种可回收的磁性磷吸附剂的制备方法，其步骤为：A、对废酸液进行鼓泡；B、对鼓泡后的废酸液调节pH为6-7；C、将调节好的溶液转移至水浴锅中，设置反应温度为15℃-30℃；D、在500-700转的转速下，以0.5-3滴/s的速度在氮气保护下投加氨水溶液；E、待溶液全部变黑后，加入凹凸棒土；生成的中间产物是黑色的，变黑表明反应完全，中间产物是氢氧化铁和四氧化三铁的混合物质，其中大多数是四氧化三铁。F、晶化30-60min后，抽滤、干燥，晶化是重结晶的过程，在这里开始形成纳米产物，也是在此时纳米铁由于凹凸棒的吸附作用结合到一起。本专利技术将凹凸棒土与制取的磁性四氧化三铁进行复合，用于处理含磷过高的河湖水，吸附后可以在外加磁场下回收磁性凹凸棒土，进而可以回收其吸收的磷元素，主要起吸附作用的是凹凸棒土，拥有凹凸棒土的吸附能力，凹凸棒土可以吸附的，本专利技术所制备的吸附剂均可以吸附，主要重点是对磷的吸收，主要优势在于可以回收。优选地，废酸液来自钢铁厂酸洗废酸液制取纳米四氧化三铁，然后与凹凸棒土复合来制取磁性磷吸附剂的。本专利技术的目的就是资源化利用钢铁酸洗废液，可以解决钢材酸洗废液难以处置的问题，并对其进行了资源化的利用，这样可以变废为宝。优选地，步骤A中调节Fe3+/Fe2+摩尔比值在(2-5):1；只有在这个条件下反应才可以顺利的进行，才能形成磁性材料。优选地，步骤B中调节pH时应搅拌，最好高速搅拌，以防止生成氢氧化铁沉淀。优选地，步骤E中加入的凹凸棒土的量应满足：m总铁/m凹凸棒土＝1:(5-7)。加入的凹凸棒土过多的话，过多的凹凸棒土无法结合磁性材料，加少了又是对磁性材料的一种浪费。优选地，步骤F中抽滤时应使用乙醇或去离子水进行润洗3至5次。乙醇可以吸水，可以清洗时去除部分水分。优选地，干燥的温度应控制在30-50℃，干燥8-12小时。优选地，步骤E中加入凹凸棒土后，继续以500-700转的转速进行高速搅拌；高速搅拌是使反应充分。优选地，步骤D中投加0.3-0.7mol/L的氨水溶液。优选地，鼓泡的时间是由废酸液的Fe3+/Fe2+摩尔比值来决定的。根据废酸液中的二价铁和三价铁的成分来确定鼓泡时间，调节到合适的范围。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本专利技术的废酸液来自钢铁厂酸洗废酸液用于制取纳米四氧化三铁，然后与凹凸棒土复合来制取磁性磷吸附剂的，本专利技术的目的就是资源化利用钢铁酸洗废液，可以解决钢材酸洗废液难以处置的问题，并对其进行了资源化的利用，这样可以变废为宝；(2)本专利技术主要起吸附作用的是凹凸棒土，拥有凹凸棒土的吸附能力，凹凸棒土可以吸附的，此吸附剂均可以吸附，主要重点是对磷的吸收，将凹凸棒土与制取的磁性四氧化三铁进行复合，用于处理含磷过高的河湖水，吸附后可以在外加磁场下回收磁性凹凸棒土，进而可以回收其吸收的磷元素；(3)本专利技术面积较大时，可以使用移动的磁体进行回收，对吸附剂可以进行碱液洗脱，回收效率在70％左右；(4)本专利技术制备的磁性磷吸附剂是一种较好的吸附材料，对磷有较好的吸附效果，且制备简便、价格便宜，且原位吸附河流湖泊中的磷后，在外加磁场的条件下可直接回收磷吸附材料，避免二次污染；(5)本专利技术制备的一种可回收的磁性磷吸附剂，与现有技术中的高温焙烧法、蒸发法回收酸、铁盐结晶法、离子交换法、膜处理法以及化学转化法(以废治废)等方法相比，原位吸附河流湖泊中的磷后，在外加磁场的条件下可直接回收磷吸附材料，避免二次污染，适宜小型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可回收的磁性磷吸附剂，包括凹凸棒土，其特征在于，还包括纳米铁，其中，m总铁/m凹凸棒土＝1:(5‑7)。

【技术特征摘要】
1.一种可回收的磁性磷吸附剂，包括凹凸棒土，其特征在于，还包括纳米铁，其中，m总铁/m凹凸棒土＝1:(5-7)。2.一种可回收的磁性磷吸附剂的制备方法，其特征在于：A、对废酸液进行鼓泡；B、对鼓泡后的废酸液调节pH为6-7；C、将调节好的溶液转移至水浴锅中，设置反应温度为15℃-30℃；D、在500-700转的转速下，以0.5-3滴/s的速度在氮气保护下投加氨水溶液；E、待溶液全部变黑后，加入凹凸棒土；F、晶化30-60min后，抽滤、干燥。3.根据权利要求2所述的一种可回收的磁性磷吸附剂的制备方法，其特征在于，废酸液来自钢铁厂酸洗废酸液，制取纳米四氧化三铁，然后与凹凸棒土复合来制取磁性磷吸附剂。4.根据权利要求2所述的一种可回收的磁性磷吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤A中调节Fe3+/Fe2+摩尔比值在(2-5):1。5.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔明，张毅敏，彭福全，李国瑞，高月香，
申请(专利权)人：环境保护部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32