一种磁改性褐煤吸附材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种磁改性褐煤吸附材料及其制备方法和应用，属于水污染控制工程技术领域。该磁改性褐煤吸附材料的制备方法包括以下步骤：将含Fe

【技术实现步骤摘要】
一种磁改性褐煤吸附材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种磁改性褐煤吸附材料及其制备方法和应用，属于水污染控制工程


技术介绍

[0002]矿产资源长久以来被无序开采，矿区的生态系统与水文地质环境被破坏，导致开发矿产地区缺水严重。硫化物矿物存在矿石和周围岩体中，硫化物矿物在选矿、开采矿石、堆放尾矿等过程中产生一系列变化，并与水反应后而形成酸性矿山废水(Acid mine drainage，简称AMD)。AMD中pH偏低、硫酸盐含量高以及含有重金属离子。若大量的AMD未经处理或处理不当就被直接排放，会对河流湖泊等地表水造成污染，影响水生生物的生长繁殖，打破生态稳定性，进而影响地表水的使用功能，且会加剧矿区周围土壤的盐碱化，影响植被生长，造成矿区沙漠化，这对本来就水资源缺乏的地区雪上加霜。基于以上事实，为了保护环境，增强生态可持续性，对AMD处理技术的研究已成了当务之急。
[0003]为此，世界各国为治理酸性矿山废水，对酸性矿山废水的成因及治理方法进行了大量的研究。提出了各种处理酸性矿山废水的方法，其中，中和法由于其有工艺简单、易操作、成本运行较低等优点，被广泛应用于AMD处理中，但由于其处理过程中产生的污泥量大、以及易对环境造成二次污染限制了其在AMD处理中的应用；湿地法，但此法占地面积大，受环境的影响也大，处理不彻底，逸出的硫化氢对环境有污染；电化学、铁氧体法、离子浮选法、离子树脂交换法、膜法等，这些方法技术上都是可行的，但是成本很高，不适于大规模废水处理；另外，吸附法作为处理AMD中最为基础的一种方法，具有处理效果显著、吸附处理后可以回收有用的材料、避免引起二次污染、可以从工业废料中取得吸附剂等优点，同时具有较高的经济效益。
[0004]吸附法中的吸附材料的特点包括：比表面积大、吸附能力强和多为多孔材料等。膨润土、活性炭、活性氧化铝及褐煤等是目前常见的天然吸附剂，其中，膨润土较难控制其使用量，若使用膨润土过量会加大后面过滤工作的难度；活性炭吸附效果较好，但是活性炭用量较大；活性氧化铝吸附容量有限，间歇吸附过程的再生操作费时且设备应用率低，而褐煤的组成包括无机矿物和有机质，褐煤里含有较多腐殖酸，具有活性基团，是良好的吸附材料，但原生褐煤所含成分复杂，限制其化学键的吸附能力，并且由于其较复杂的表面积以及良好的悬浮性，难以将褐煤从废水中分离出来以及沉淀下去，因此将其从液相体系中分离出来比较困难，不利于回收利用，影响了褐煤在处理废水中的应用。所以，为解决上述问题，提出一种新型改性褐煤吸附材料在处理酸性矿山废水中重金属离子的应用中具有重大意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种磁改性褐煤吸附材料，该磁性吸附材料用于可渗透性反应墙(PRB)中可有效对废水中的多种危害严重的重金属离子的去除，去
除效果稳定，去除效率高，磁改性的褐煤具有的顺磁性使其具有更快的固液相分离性能，又便于材料与溶液通过磁场进行快速分离，从而节省沉淀处理的时间，具有广泛的工程实际应用前景。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供了一种磁改性褐煤吸附材料及其制备方法。
[0007]本专利技术的第二个目的是提供了一种磁改性褐煤吸附材料在处理酸性矿山废水中重金属离子的应用。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]技术方案一：
[0010]一种磁改性褐煤吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将含Fe
2+
与Fe
3+
的盐溶液混合配制铁溶液，恒温水浴，加入褐煤并搅拌，之后加入浓氨水搅拌静置，取沉淀物用去离子水清洗，烘干即得磁改性褐煤吸附材料，此过程采用化学共沉淀法进行制备，即将Fe3O4磁性粒子负载在褐煤表面，形成反应式如下：
[0012][0013]进一步地，所述Fe
2+
与Fe
3+
的物质的量之比为6
‑
8:10，铁溶液中总铁浓度为0.5mol/L。
[0014]进一步地，所述褐煤的粒径为150目
‑
250目。
[0015]进一步地，所述褐煤与铁溶液的料液比为1g:20mL。
[0016]进一步地，所述恒温水浴温度为50
‑
70℃，烘干温度为100
‑
110℃。
[0017]进一步地，所述搅拌时间为0.5
‑
1.5h，转速为300
‑
400r/min。
[0018]进一步地，所述浓氨水质量分数为20
‑
30％，逐滴滴加至溶液pH为8
‑
9，继续搅拌1
‑
2h，静置陈化1
‑
3h。
[0019]进一步地，所述沉淀物用去离子水清洗至上清液为中性。
[0020]进一步地，所述褐煤为用高速粉碎机粉碎后筛除粒径为200
‑
300目的褐煤，去离子水清洗2
‑
3遍，烘干后得到的。
[0021]技术方案二：
[0022]本专利技术还提供了一种所述制备方法制备得到的磁改性褐煤吸附材料。
[0023]技术方案三：
[0024]本专利技术还提供所述的磁改性褐煤吸附材料在处理酸性矿山废水中重金属离子的应用。
[0025]进一步地，应用步骤为将磁改性褐煤吸附材料置于酸性矿山废水井中建造的可渗透性反应墙中，作为基质材料对酸性废水中的Cu
2+
、Zn
2+
、Pb
2+
重金属离子进行处理。
[0026]本专利技术引入磁改性褐煤，利用其比表面积大、表面活性强、固液分离效果显著、渗透性能好的优点，增强其对Pb
2+
、Cu
2+
、Zn
2+
等重金属离子污染物的去除，去除效果显著。采用本专利技术处理酸性矿山废水，处理效率高，处理过程简单，操作简便，具有广泛的工程应用前景。
[0027]本专利技术公开了以下技术效果：
[0028]1)本专利技术创新性地将磁改性褐煤材料替代传统吸附材料，可高效用于酸性矿山废水中的重金属离子，另由于磁改性的褐煤具有的顺磁性，当吸附处理结束后，可以借用外加
磁场作用，将吸附污染物后的褐煤从接触体系中快速沉淀分离，此方法不仅操作方便，而且分离出褐煤经过解吸再生后能再次使用，实现循环利，节省沉淀处理的时间。
[0029]2)本专利技术中吸附原材料褐煤是一种天然的矿产物，具有多孔性质，褐煤单位质量所具有的表面积较大，其含有羧基、醇羟基、酚羟基、羰基等活性基团，活性基团容易与AMD中的重金属离子发生配位络合、离子交换等反应，褐煤有机部分抗分解能力较强，可与重金属形成的络合及螯合物也较稳定，同时褐煤作为吸附材料用于重金属修复方面不仅实现资源的重复利用，还可以达到以废治废的经济效益和社会效益。
[0030]3)本专利技术磁改性褐煤是在传统吸附材料褐煤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁改性褐煤吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含Fe
2+
与Fe
3+
的盐溶液混合配制成铁溶液，恒温水浴，加入褐煤并搅拌，之后加入浓氨水静置，取沉淀物用去离子水清洗，烘干即得磁改性褐煤吸附材料。2.根据权利要求1所述的一种磁改性褐煤吸附材料的制备方法，其特征在于，所述Fe
2+
与Fe
3+
的物质的量之比为6
‑
8:10，铁溶液中总铁浓度为0.5mol/L。3.根据权利要求1所述的一种磁改性褐煤吸附材料的制备方法，其特征在于，所述褐煤粒径为150目
‑
250目，所述褐煤与铁溶液的料液比为1g:20mL。4.根据权利要求1所述的一种磁改性褐煤吸附材料的制备方法，其特征在于，所述恒温水浴温度为50
‑
70℃，烘干温度为100
‑
110℃。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄军贞，李依航，张思怡，董艳荣，鲍斯航，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：