[发明专利]一种磁场强化杭锦2#土负载纳米零价铁去除水中污染物的方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种磁场强化负载型纳米零价铁处理废水的方法。

背景技术

由于纳米零价铁具有粒度小、表面效应大、反应活性高等优点，是一种优良的环境功能材料，可高效的去除水体中多种污染物质，如重金属离子、有机污染物等，因此使用纳米零价铁去除水体污染物是近些年发展起来的一种新的污染治理技术，被认为是水体、土壤原位修复技术的重大创新，有较大的应用前景。但纳米零价铁在制备和应用中亦有以下不足之处：

(1)纳米零价铁较大的比表面积和较强的磁性使其在制备及应用过程中极易团聚而形成大的颗粒，造成比表面积减小，活性降低，很大程度上影响了其应用价值；

(2)纳米零价铁颗粒的团聚现象亦可降低其在水体中的流动性能，使去污剂扩散不均匀，很难与污染物完全接触，降低了其实际工程应用的可能性；

(3)纳米零价铁的高活性也使其易于被环境中非目标污染物(如水和氧气)氧化，即纳米零价铁的“自燃”，这一现象造成了零价铁反应活性和有效性降低，不能持久地降解环境中污染物质

因此，为避免纳米零价铁的大量团聚，提高纳米零价铁的反应活性，增强其稳定性，防止颗粒团聚，国内外科研人员在其制备及应用过程中常选用一些负载体作为分散剂，无机矿物成为纳米零价铁负载载体的首选材料。此类负载材料主要包括：氧化硅、氧化铝、沸石、壳聚糖、高岭土、蒙脱石等。这些负载体可在一定程度上减轻纳米铁的团聚，在污染物去除方面取得了良好的效果。但是，还存在以下问题：

(1)合成的负载零价铁的反应活性和还原有效性还需进一步提高。

(2)部分负载原料来源有限，原料成本高.

(3)负载原料粒径大，为了提高反应活性，使用更小粒径粘土，需要对其研磨并筛选，预处理要求高.

(4)负载材料本身吸附/絮凝性能有限，多数无催化性能，如何更好的发挥材料的还原/吸附/催化协同作用，提高其对污染物的去除率，还有待进一步深入研究开发。

杭锦2#土是上世纪90年代末，发现于内蒙古自治区鄂尔多斯市杭锦旗，一种以凹凸棒石、伊利石、绿泥石、长石、方解石石为主要矿物组合的、含稀土元素的新型复合性粘土。初步探查储量为825万吨。普查储量3.4亿吨；集中分布在20至30平方公里内，远景储量为10亿吨。杭锦2#土呈棕红色，浸水泥浆呈“果冻样”，难以脱水，自然粒度较小(多数样品的平均粒径介于2.381～6.366微米之间)，比表面积大。由于杭锦2#土中有效的负电荷吸附一定量的金属阳离子，使得杭锦2#土具有一定的阳离子交换容量，同时可以吸附有色的有机大分子，具有很好的脱色能力。其具有很好的吸附性、离子可交换性与脱水性能，在吸附剂材料开发方面有良好的开发前景，应用十分广泛。

磁现象是一种普遍存在的物理现象。早在20世纪20年代就曾有人研究过磁场对化学反应的影响,人们发现磁场对自由基反应最为明显，并逐渐形成了相应的以“自由基对理论”为基础的磁动力化学(简称磁化学)。目前磁化学应用最多的领域是高分子聚合以及医学上生物化学的磁场效应等。在水处理中，虽也有磁场应用的报道，但均基于磁物理效应机制(如磁絮凝，不涉及化学反应)，而磁场用于强化负载型纳米零价铁去除水中污染物的研究尚未见报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁场强化杭锦2#土负载纳米零价铁去除水中污染物的方法，通过施加磁场，强化粘土负载型纳米零价铁对污染物的去除速率，抑制钝化膜的产生，延长零价铁的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供的磁场强化杭锦2#土负载纳米零价铁去除水中污染物的方法，将杭锦2#土负载纳米零价铁的复合磁性材料投入完全混合反应器内的含污染物水中，在完全混合反应器周围施加磁场，并持续搅拌，由复合磁性材料与污染物快速反应，水体得到净化。

所述的方法，其中，磁场为低温超导磁场。

所述的方法，其中，磁场强度>30.0mT。

所述的方法，其中，含污染物水的pH值为3.0-11.0。

所述的方法，其中，含污染物水为含重金属废水、印染废水、有机污染物等废水中的一种或一种以上。

所述的方法，其中，搅拌速度为100-350转/分钟。

所述的方法，其中，复合磁性材料的投加量为1.0g/L-3.0/L。

所述的方法，其中，复合磁性材料的制备方法是：

1)将含铁氧化物溶于乙醇溶液中，得到混合液；