一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂及其制备方法，由四氧化三钴、小麦秸秆、污泥、氯化铁、粉煤灰等原料制成，本发明专利技术利用水相合成纳米铁氧化物，扩大了污染物吸附种类，提高对有机质、磷、氮及重金属的吸附效能，再将其搭载于秸秆热解的生物质炭中，结合钴粉的加入，使其可在大量吸附污染物后通过磁性回收再利用，本发明专利技术污水处理剂制备方法简单，合成成本低，自身环境友好，可改善水体微生态系统，提高水体自净能力，同时处理时间短，不会引起二次污染，有效改善水体水质，具有很好的应用前景。

Nano iron oxide recyclable sewage treatment agent and preparation method thereof

The invention discloses a kind of nano iron oxide recoverable sewage treatment agent and its preparation method, which is made of four oxidizing three cobalt, wheat straw, sludge, ferric chloride and fly ash. The invention utilizes the water phase to synthesize nano iron oxide, enlarges the sorption species of pollutants and raises the organic matter, phosphorus, nitrogen and heavy metals. The adsorption efficiency is carried in the biomass carbon of straw pyrolysis, combined with cobalt powder, so that it can be recycled and reused through magnetic recovery after a large amount of adsorbed pollutants. The preparation method of the wastewater treatment agent is simple, the cost of synthesis is low, and the environment is friendly. It can improve the water microecosystem and improve the self purification capacity of water body. At the same time, the treatment time is short, which will not cause two pollution and effectively improve the water quality.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂及其制备方法
本专利技术涉及水体治理
，尤其涉及一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂及其制备方法。
技术介绍
河道、湖泊的污染主要分为两类：一类是外源污染，即污水的汇入、大气沉降等外部因素；另一类是内源污染，即由于污染物在水体内的停留、沉积而形成的底泥，这些底泥含有大量的污染物质，并不断往水体内释放氮、磷以及有机质。而目前这些水体的治理手段主要依靠市政工程手段，即截污、驳岸、清淤和换水，这些方法存在以下不足：1、驳岸及清淤的工程量大，成本高，清理出的污泥处理不当易引起二次污染；2、无法做到完全截污，由于河、湖等水体为开放式系统，类似大气沉降这样的污染源无法做到完全截除；3、清淤后换水的水质无法保持，由于水体内微生态系统随着底泥的清除被破坏，河道、湖泊的自净能力下降，一旦遇到外源污染物将继续富营养化，形成恶性循环。对污染物的处理中，吸附法因其简便、高效、经济、可再生、无二次污染等特点而越来越受到人们的重视。在活性炭、金属氧化物、壳聚糖、腐殖酸等众多吸附材料中，铁氧化物由于其来源广泛、成本低廉、环境友好等优点而得到较广泛的应用和较多的研究，但单独使用铁氧化物吸附种类单一，吸附量小，同时制备纳米结构的铁氧化物，通常会用到大量有机溶剂，成本较高，不利于实现大规模应用。粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废物，主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁等，目前其重要的资源化利用途径之一是作为建筑材料制砖。而在城市建设和建筑拆除过程中又会产生大量的粉煤灰废砖块，这些废弃物大量堆积，不仅占用土地，而且会对环境产生不利影响。粉煤灰作为粉煤灰砖的主要成分，具有结构多孔，比表面积大等特点，可吸附水体中的氮、磷、金属离子等。粉煤灰砖块中的粉煤灰、石灰、石膏等成分含有铝、钙、铁等多种活性氧化物，这些氧化物经改性后具有与以上污染物形成沉淀的潜力。因此，利用废弃粉煤灰砖块经改性用于污水处理潜力巨大。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂，通过以下方法制备：（1）取四氧化三钴均匀分散于乙醇溶液中，再移入高压反应釜中，加热至260-300℃，处理3-5小时后自然冷却，取出后过滤并用清水洗净，风干后得到钴粉备用；（2）将小麦秸秆晒干后与污泥按质量比2-3：1混合后送入热解炉中，在氮气保护下加热至300-400℃热解4-5小时，冷却后取出热解产物粉碎过30-50目筛；（3）将0.5mol/L硫酸镁溶液和1mol/L氢氧化钠溶液等体积混合，搅拌10-15分钟后再向其中加入硫酸镁粉末，并于110-120℃下加热10-12小时，经自然冷却后得到固体沉淀，干燥后与氯化铁混合并完全沉浸在水中，以300-350转/分的速率搅拌60-90分钟，收集沉淀物，用水洗净后置于烘箱中，在130-150℃下干燥，并磨细至0.05毫米以内，得纳米铁氧化物备用；（4）将粉煤灰浸没于2mol/L硫酸溶液中，搅拌20-30分钟后过滤，再将其送入烘箱中，于105-110℃烘干2-3小时，得到改性粉煤灰，将其与炭粉、纳米铁氧化物按质量比（16-18）：1：（1-3）混合后沉浸于1mol/L硝酸锌溶液中，搅拌30-40分钟后过滤，收集固体并在100-105℃下烘干粉碎，得到粉煤灰固载纳米铁氧化物粉末备用；（5）将钴粉、步骤2所得物料以及步骤4所得粉末按质量比（0.5-1）：（20-24）：（3-4）混匀后送入造粒机中，制成粒径不超过5mm的颗粒，即得本专利技术可回收污水处理剂。所述的纳米铁氧化物可回收污水处理剂的制备方法，所述步骤1中在高压反应釜中反应时保持氢气氛围。所述的纳米铁氧化物可回收污水处理剂的制备方法，所述步骤3中硫酸镁、氢氧化钠混合液与硫酸镁粉末、氯化铁的质量比为（24-25）：（7-10）：（1-1.5）。所述的纳米铁氧化物可回收污水处理剂的制备方法，所述步骤4中粉煤灰使用前先磨细至0.05毫米，筛选后与水充分混合，通过磁选机磁选除铁后过滤烘干。所述的纳米铁氧化物可回收污水处理剂的使用方法，按所需处理污水质量的1-3%将处理剂颗粒均匀撒布于污水中。本专利技术的优点是：本专利技术利用水相合成纳米铁氧化物，通过工艺改进采用无机合成，避免了传统的高成本有机合成路线，并将铁氧化物负载于酸改性后的粉煤灰中，利用改性获得的表面粗糙及孔洞结构增强了粉煤灰的吸附能力并有利于铝、铁、钙等活性组分的溶出，同时加固了铁氧化物的负载稳定性，二者的协同结合极大的增加了比表面积，扩大了污染物吸附种类，提高对有机质、磷、氮及重金属的吸附效能，再将其搭载于秸秆热解的生物质炭中，结合钴粉的加入，使其可在大量吸附污染物后通过磁性回收再利用，本专利技术污水处理剂制备方法简单，合成成本低，自身环境友好，可改善水体微生态系统，提高水体自净能力，同时处理时间短，不会引起二次污染，有效改善水体水质，具有很好的应用前景。具体实施方式一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂，通过以下方法制备：（1）取四氧化三钴均匀分散于乙醇溶液中，再移入高压反应釜中，反应时保持氢气氛围，加热至260℃，处理3小时后自然冷却，取出后过滤并用清水洗净，风干后得到钴粉备用；（2）将小麦秸秆晒干后与污泥按质量比2：1混合后送入热解炉中，在氮气保护下加热至300℃热解4小时，冷却后取出热解产物粉碎过30目筛；（3）将0.5mol/L硫酸镁溶液和1mol/L氢氧化钠溶液等体积混合，搅拌10分钟后再向其中加入硫酸镁粉末，并于110℃下加热10小时，经自然冷却后得到固体沉淀，干燥后与氯化铁混合并完全沉浸在水中，以300转/分的速率搅拌60分钟，收集沉淀物，用水洗净后置于烘箱中，在130℃下干燥，并磨细至0.05毫米以内，得纳米铁氧化物备用，其中硫酸镁、氢氧化钠混合液与硫酸镁粉末、氯化铁的质量比为25：8：1；（4）将粉煤灰磨细至0.05毫米，筛选后与水充分混合，通过磁选机磁选除铁后过滤烘干，浸没于2mol/L硫酸溶液中，搅拌20分钟后过滤，再将其送入烘箱中，于105℃烘干2小时，得到改性粉煤灰，将其与炭粉、纳米铁氧化物按质量比18：1：1混合后沉浸于1mol/L硝酸锌溶液中，搅拌30分钟后过滤，收集固体并在100℃下烘干粉碎，得到粉煤灰固载纳米铁氧化物粉末备用；（5）将钴粉、步骤2所得物料以及步骤4所得粉末按质量比1：22：3混匀后送入造粒机中，制成粒径不超过5mm的颗粒，即得本专利技术可回收污水处理剂。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂，其特征在于通过以下方法制备：（1）取四氧化三钴均匀分散于乙醇溶液中，再移入高压反应釜中，加热至260‑300℃，处理3‑5小时后自然冷却，取出后过滤并用清水洗净，风干后得到钴粉备用；（2）将小麦秸秆晒干后与污泥按质量比2‑3：1混合后送入热解炉中，在氮气保护下加热至300‑400℃热解4‑5小时，冷却后取出热解产物粉碎过30‑50目筛；（3）将0.5mol/L硫酸镁溶液和1mol/L氢氧化钠溶液等体积混合，搅拌10‑15分钟后再向其中加入硫酸镁粉末，并于110‑120℃下加热10‑12小时，经自然冷却后得到固体沉淀，干燥后与氯化铁混合并完全沉浸在水中，以300‑350转/分的速率搅拌60‑90分钟，收集沉淀物，用水洗净后置于烘箱中，在130‑150℃下干燥，并磨细至0.05毫米以内，得纳米铁氧化物备用；（4）将粉煤灰浸没于2mol/L硫酸溶液中，搅拌20‑30分钟后过滤，再将其送入烘箱中，于105‑110℃烘干2‑3小时，得到改性粉煤灰，将其与炭粉、纳米铁氧化物按质量比（16‑18）：1：（1‑3）混合后沉浸于1mol/L硝酸锌溶液中，搅拌30‑40分钟后过滤，收集固体并在100‑105℃下烘干粉碎，得到粉煤灰固载纳米铁氧化物粉末备用；（5）将钴粉、步骤2所得物料以及步骤4所得粉末按质量比（0.5‑1）：（20‑24）：（3‑4）混匀后送入造粒机中，制成粒径不超过5mm的颗粒，即得本专利技术可回收污水处理剂。...

【技术特征摘要】
1.一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂，其特征在于通过以下方法制备：（1）取四氧化三钴均匀分散于乙醇溶液中，再移入高压反应釜中，加热至260-300℃，处理3-5小时后自然冷却，取出后过滤并用清水洗净，风干后得到钴粉备用；（2）将小麦秸秆晒干后与污泥按质量比2-3：1混合后送入热解炉中，在氮气保护下加热至300-400℃热解4-5小时，冷却后取出热解产物粉碎过30-50目筛；（3）将0.5mol/L硫酸镁溶液和1mol/L氢氧化钠溶液等体积混合，搅拌10-15分钟后再向其中加入硫酸镁粉末，并于110-120℃下加热10-12小时，经自然冷却后得到固体沉淀，干燥后与氯化铁混合并完全沉浸在水中，以300-350转/分的速率搅拌60-90分钟，收集沉淀物，用水洗净后置于烘箱中，在130-150℃下干燥，并磨细至0.05毫米以内，得纳米铁氧化物备用；（4）将粉煤灰浸没于2mol/L硫酸溶液中，搅拌20-30分钟后过滤，再将其送入烘箱中，于105-110℃烘干2-3小时，得到改性粉煤灰，将其与炭粉、纳米铁氧化物按质量比（16-18）：1：...

【专利技术属性】
技术研发人员：何松，
申请(专利权)人：马鞍山菌菌食品科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34