[发明专利]用于水处理的α型三氧化二铁-钠基膨润土吸附剂制备方法

说明书

本发明涉及废水处理技术，特别是用于水处理的α型三氧化二铁‑钠基膨润土吸附剂制备方法，在超声波‑搅拌的作用下将聚合硫酸铁聚阳离子通过静电相互作用吸附在表面带负电的膨润土片层上，使二者形成稳定的胶体悬浮液，再通过水热水解聚合硫酸铁聚阳离子获得α型三氧化二铁‑钠基膨润土（α‑Fe₂O₃/bentonite）吸附剂。本发明原料易得，条件温和，操作简便，易于工业化生产。本发明制得的α型三氧化二铁‑钠基膨润土吸附剂吸附容量大，吸附效率高，便于固液分离，可回收利用，具有良好的染料吸附性能，用于从染料废水中高效吸附有机染料。

技术领域

本发明涉及废水处理药剂生产技术，特别是用于水处理的α型三氧化二铁-钠基膨润土吸附剂制备方法。

背景技术

在纺织印染过程中产生的染料废水具有水量大、成分复杂、污染性强和难降解的特点，属于难处理工业废水。直接排放染料将对人类健康和生态环境造成严重威胁。如何有效处理染料废水成为基础理论研究和工业实际应用的一项挑战。当然，吸附处理染料废水具有诸多优点；吸附处理染料废水的关键则是设计和制备具有吸附容量大、吸附效率高、吸附范围广和价格低廉的吸附剂。

膨润土（Bentonite）作为一种典型的阴离子型天然层状粘土矿物，拥有很高的表面积、良好的亲水性和较强的离子交换性。膨润土来源丰富、价格低廉且对环境友好，可被开发成一类高效、廉价的吸附剂材料。另外，膨润土化学性质稳定且抗高温热处理能力较强，有利于吸附剂的循环使用。膨润土片层表面所带负电性质使其易于通过静电相互作用吸附各种阳离子型染料。然而，膨润土对阴离子型染料如刚果红等的吸附效果较差，其原因则是其与阴离子型染料分子产生静电排斥作用。为了增强对阴离子型染料的吸附能力，对膨润土进行改性是十分必要的。

α型Fe₂O₃是各种铁氧化物中对热稳定性最高的。α型Fe₂O₃颗粒表面所带的正电荷容易和刚果红等阴离子型染料分子发生静电吸引，从而将刚果红等阴离子型染料分子吸附到颗粒表面。粒子尺寸对α型Fe₂O₃颗粒吸附染料的能力具有明显影响。因此，纳米颗粒，特别是超细纳米颗粒成为α型Fe₂O₃吸附剂的研究热点。然而，小尺寸粒子也带来易团聚、高流失、难分离回收以及循环稳定性较差等劣势。

有效的解决办法是将纳米颗粒固定在载体上。以膨润土为载体，将α型Fe₂O₃纳米颗粒固定在粘土颗粒表面或层间将不仅克服各自的缺点，还因两种表面电荷性质不同材料的复合而产生协同作用。采用不同方法制备α型Fe₂O₃—粘土复合物及其性能研究引起相关技术人员的广泛关注。

据相关文献报道，Chen等（Separation and Purification Technology，2009，67:282-288）以碳酸钠为沉淀剂制备出含铁溶胶，与膨润土混匀、干燥，再在350℃干燥而生成α型Fe₂O₃-钠基膨润土（bentonite）复合物。Du等（Catalysis Communications，2009，10:1854-1858）采用固体碳酸氢钠沉淀三氯化铁溶液，再与膨润土悬浮液混匀成混合物，使该混合物分别在65℃和95℃经老化处理，再在120℃干燥后得到不同组分比例的α型Fe₂O₃-钠基膨润土（bentonite）复合物。

α型Fe₂O₃-钠基膨润土（bentonite）复合物合成方法主要以氯化铁和硝酸铁为铁源，多采用高温焙烧含铁溶胶与膨润土的共混物制备α型Fe₂O₃-钠基膨润土复合物。这些方法往往存在步骤较多，操作繁琐，需要精细调节等不足。因此，寻找新的含铁化合物作为铁源和改进现有制备方法对制备α型Fe₂O₃-钠基膨润土复合物具有现实意义。