本发明专利技术公开了一种处理酸性矿坑水的方法及由酸性矿坑水合成的羟基硫酸铁钾，属于吸附剂制备及矿坑水污染治理领域。该方法利用酸性矿坑水中的铁离子和硫酸根离子得到羟基硫酸铁，再添加钾源获得羟基硫酸铁钾。该方法简单、快捷，得到大量羟基硫酸铁钾的同时能高效去除酸性矿坑水中铁离子和硫酸根离子，羟基硫酸铁钾对重金属离子具有良好的吸附能力，可用作重金属离子吸附剂。与同类技术相比，该方法利用酸性矿坑水可以得到重金属离子吸附剂，又能将酸性矿坑水的pH值从酸性提高至中性，达到原位治理酸性矿坑水的目的，实现“以废治废，变废为宝”的治理理念。该方法简单、快捷、高效，在酸性矿坑水治理方面具有广阔的应用前景。矿坑水治理方面具有广阔的应用前景。矿坑水治理方面具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种处理酸性矿坑水的方法及由酸性矿坑水合成的羟基硫酸铁钾
[0001]本专利技术涉及一种处理酸性矿坑水的方法及由酸性矿坑水合成的羟基硫酸铁钾，属于吸附剂制备及矿坑水污染治理领域。
技术介绍
[0002]酸性矿坑水形成的主要原因是富含硫和金属的矿床发生氧化反应，导致矿坑水酸化，水中含有大量金属离子和硫酸根离子。未经处理的酸性矿坑水若直接排放会造成金属离子迁移，将严重破坏周围生态环境。含有高浓度金属离子和低pH值的酸性矿坑水，极易发生溢流排放现象污染地表水，严重可导致水生动植物死亡，最终影响人类健康，已经成为第二大全球性的环境问题。
[0003]酸性矿坑水的治理多采用中和法、微生物法和人工湿地法，但这些方法并未考虑有效回收利用酸性矿坑水中的有价值金属离子和硫酸根离子。以酸性矿坑水为原料合成有价值的产物并修复酸性矿坑水是实现治理酸性矿坑水可持续发展的有效途径。中国专利技术专利CN11186933A公开了一种从酸性矿坑水中形成施氏矿物的方法，采用化学法合成施氏矿物的技术，具体操作是在过滤后的酸性矿坑水中加入零价铁粉还原铁后再加入过氧化氢氧化，循环反应生成海胆状施氏矿物，回收矿坑水中的有价值铁离子。中国专利技术专利CN103910466A公开了一种高效沉淀酸性矿山废水可溶性铁的方法，首先采用低压电解富含铁离子酸性矿山废水，通过电子得失使大部分三价铁离子还原成二价铁离子，然后通过嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对二价铁离子氧化生成沉降性能好、颗粒密实的羟基硫酸高铁矿物。经过二次还原和二次成矿后，总铁沉淀率提高到近80%。以上两种方法有效回收了酸性矿坑水中的铁离子，但并未实现对酸性矿坑水的治理。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种处理酸性矿坑水的方法及由酸性矿坑水合成的羟基硫酸铁钾，本专利技术在处理废水的过程中，对水中的铁离子、硫酸根离子加以合理利用，制成了羟基硫酸铁钾吸附剂产品。本专利技术所得羟基硫酸铁钾可用作重金属离子吸附剂处理含重金属离子的废水。
[0005]本专利技术旨在回收利用铁离子和硫酸根离子制备吸附材料实现资源化利用的同时完成对酸性矿坑水的治理。治理不仅要降低酸性矿坑水中铁离子、硫酸根离子浓度，还要降低水的酸性。因此，本专利技术首先由富含铁离子和硫酸根离子的酸性矿坑水合成羟基硫酸铁，降低水中硫酸根和铁离子浓度，但此时水的pH值进一步降低，酸性变强；其次向体系中继续添加适量钾源，得到羟基硫酸铁钾的同时将水的pH值提升到中性，实现“利用酸性矿坑水并治理酸性矿坑水”的可持续发展理念。该方法可实现对酸性矿坑水的无害化处理，得到具有良好吸附性能的吸附剂材料，与同类技术相比更加节能、环保，具有巨大的环境意义和经济价值。
[0006]本专利技术提供了一种处理酸性矿坑水的方法，包括以下步骤：(1) 经过滤去除酸性矿坑水中悬浮物，取样测定溶液的pH值及其中全铁和硫酸根离子的浓度；(2) 向酸性矿坑水中加入氧化剂，氧化剂与步骤(1)所测得全铁的摩尔比为0.8~1.9；搅拌6~9h，搅拌速度为300~400rpm/min；(3) 向步骤(2)所得体系中加入钾源，钾源与步骤(1)中全铁的摩尔比为0.4~1.7；搅拌2~6h，搅拌速度为300~400rpm/min；(4) 固液分离后收集治理后的液体，测定液体中全铁和硫酸根离子的浓度及pH值。
[0007]本专利技术能去除酸性矿坑水中72.3~99.5%铁离子和24.0~45.5%硫酸根离子。
[0008]进一步地，反应温度为室温~60℃。
[0009]进一步地，所述的步骤(1)中酸性矿坑水呈红棕色；步骤(4)中治理后的液体基本呈无色透明状。
[0010]进一步地，所述的步骤(2)中氧化剂为H2O2和K2O2的混合氧化剂，二者的摩尔比为1:1~3:1。
[0011]进一步地，所述的步骤(3)中钾源为KHCO3、K2CO3中的一种或两种。
[0012]本专利技术还提供了一种由酸性矿坑水合成的羟基硫酸铁钾吸附剂，是以酸性矿坑水为原料合成的固体吸附剂材料，为羟基硫酸铁和羟基硫酸铁钾的混合物，呈棕黄色，微观形貌为毛绒状球形和部分板状颗粒，粒径为2~10μm，表面多孔，能有效吸附铜、铅、铬、砷等重金属离子。
[0013]本专利技术提供了上述由酸性矿坑水大量合成羟基硫酸铁钾吸附剂的方法，包括以下步骤：(1) 经过滤去除酸性矿坑水中悬浮物，并取样测定溶液中全铁和硫酸根离子的浓度；(2) 向酸性矿坑水中加入氧化剂，氧化剂与步骤(1)中全铁的摩尔比为0.8~1.9；搅拌6~9h，搅拌速度为300~400rpm/min，溶液中出现棕黄色沉淀；(3) 向步骤(2)所得体系中加入钾源，钾源与步骤(1)中全铁的摩尔比为0.4~1.7；搅拌2~6h，搅拌速度为300~400rpm/min，棕黄色沉淀进一步增多；(4) 收集固体产物，用去离子水清洗后，在50~70℃干燥6~8h即得羟基硫酸铁钾吸附剂，颜色为棕黄色。
[0014]进一步地，反应温度为室温~60℃。
[0015]进一步地，所述步骤(2)中的氧化剂为H2O2和K2O2的混合氧化剂，二者的摩尔比为1:1~3:1。
[0016]进一步地，所述步骤(3)中的钾源为KHCO3、K2CO3中的一种或两种。
[0017]本专利技术的有益效果：（1）本专利技术利用酸性矿坑水中富含的铁离子和硫酸根离子合成羟基硫酸铁钾吸附剂，实现了资源化利用。
[0018]（2）本专利技术通过添加弱碱性的钾源生成羟基硫酸铁钾，相对于不添加钾源只产生羟基硫酸铁而言可进一步将水中更多的硫酸根沉积到羟基硫酸铁钾中，同时还可以提升酸
性矿坑水的pH值。
[0019]（3）本专利技术得到羟基硫酸铁钾（含部分羟基硫酸铁）的同时，去除了酸性矿坑水中72.3~99.5%铁离子和24.0~45.5%硫酸根离子，并将水的pH值从酸性提升至中性，实现了治理酸性矿坑水的目的。
附图说明
[0020]图1是由酸性矿坑水制备羟基硫酸铁钾的过程流程图。
[0021]图2是实施例1、2和对比例1所得产物的XRD图。
[0022]图3是对比例1和实施例2所得产物的SEM
‑
EDS图。
具体实施方式
[0023]通过实施例与对比例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，不代表全部实施例。因此，以下实施例用来说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。
[0024]实施例1一种处理酸性矿坑水的方法及由酸性矿坑水合成的羟基硫酸铁钾，具体步骤包括：(1) 取200mL过滤好的酸性矿坑水，测得水中全铁质量浓度为1009mg/L，硫酸根离子浓度为1729 mg/L，溶液pH值为3.55；(2) 向酸性矿坑水中加入3.180mmolH2O2和1.960mmol K2O2，30℃，300rpm/min搅拌7h；(3) 向步骤(2)所得体系加入3.995mmolKHCO3继续搅拌，30℃，以300rpm/min的速度搅拌6h；(4) 固液分离，收集固体产物，用去离子本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种处理酸性矿坑水的方法，其特征在于包括以下步骤：(1) 经过滤去除酸性矿坑水中悬浮物，取样测定溶液的pH值及其中全铁和硫酸根离子的浓度；(2) 向酸性矿坑水中加入氧化剂，氧化剂与步骤(1)所测得全铁的摩尔比为0.8~1.9；搅拌6~9h，搅拌速度为300~400rpm/min；(3) 向步骤(2)所得体系中加入钾源，钾源与步骤(1)中全铁的摩尔比为0.4~1.7；搅拌2~6h，搅拌速度为300~400rpm/min；(4) 固液分离后收集治理后的液体，测定液体中全铁和硫酸根离子的浓度及pH值。2.根据权利要求1所述的处理酸性矿坑水的方法，其特征在于：反应温度为室温~60℃。3.根据权利要求1所述的处理酸性矿坑水的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中酸性矿坑水呈红棕色；步骤(4)中治理后的液体基本呈无色透明状。4.根据权利要求1所述的处理酸性矿坑水的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中氧化剂为H2O2和K2O2的混合氧化剂，二者的摩尔比为1:1~3:1。5.根据权利要求1所述的处理酸性矿坑水的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中钾源为KHCO3、K2CO3中的一种或两种。6.根据权利要求1所述的处理酸性矿坑水的方法，其特征在于：去除了酸性矿坑水中72.3~99.5%铁离子和24.0~45.5%硫酸根离子。7.一种由...
【专利技术属性】
技术研发人员：周林康，李雪洁，武勇毅，赵胤翔，贺欣，晏泓，晋华，
申请(专利权)人：太原碧蓝水利工程设计股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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