[发明专利]一种改性针铁矿及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性针铁矿及其制备方法和应用，属于土壤修复技术领域。该改性针铁矿的制备方法包括以下步骤：先用酸溶液溶解铁粉，得到亚铁离子溶液；接着，将亚铁离子溶液中的亚铁离子生成碳酸亚铁沉淀；然后，往含有碳酸亚铁沉淀的第一悬浊液中持续通入氧气，进行氧化反应，得到含有针铁矿的第二悬浊液；再接着，将第二悬浊液经水洗、抽滤、烘干和研磨处理，得到针铁矿粉末；最后，将针铁矿粉末添加到硅酸盐溶液中，经混匀、恒温培养、抽滤和烘干处理，即可得到改性针铁矿。本发明提供的改性针铁矿的孔隙多、比表面积大、金属离子的吸附点位多，其对镍离子等重金属离子的吸附能力要明显好于普通针铁矿，故可以用于修复被重金属污染的土壤。

技术领域

本发明土壤修复技术领域，具体是一种改性针铁矿及其制备方法和应用。

背景技术

土壤，是人类赖以生存的自然资源之一，也是人类获取食物和其他再生资源的物质基础，故土壤的重金属污染问题是目前比较严重的环境污染问题。其中，镍是八大重金属污染元素之一，其在土壤中污染指标的含量仅次于铬。土壤中重金属镍污染具有危害周期性较长，隐蔽性较长，作用时间也较长，同时也具有不可降解性和相对稳定性。

另外，与有机物不同，土壤中的镍等重金属不可以被土壤生物如微生物和植物降解。重金属一旦进入土壤，就很难降解。它只能通过吸收土壤中的微生物，动物和植物来暂时降低土壤中的浓度。然而，在微生物，动植物死亡后，重金属将重新进入土壤。重金属在土壤中具有非常长的残留时间。受重金属污染的土壤通常需要较长的修复时间才能降解和恢复，恢复原始土壤生产力和土壤肥力，土壤修复成本高。植物吸收的重金属将留在植物中，不仅阻碍植物的生长发育，降低植物产量，还会通过食物链富集进入人体，最终对人体造成危害，引起各种人体疾病。此外，土壤中的重金属也可能通过渗透进入地下水体或通过地表径流进入地表水体，造成水体重金属污染，对水生生物的存活和饮用水的安全构成威胁。因此，目前急需寻找一种可以修复被重金属污染的土壤的方法或物质。

针铁矿，是一种分布很广的铁的氧化物，现有技术中，虽然可以通过针铁矿来吸附土壤中的重金属离子，但是，由于自然界中的针铁矿的孔径和比表面积偏小，其对镍离子等重金属离子的吸附能力较弱，所以，自然界中的针铁矿对被重金属污染的土壤的修复效果偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性针铁矿及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种改性针铁矿的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取铁粉，并用酸溶液进行溶解，得到亚铁离子溶液；

(2)先往亚铁离子溶液中加入阴离子型表面活性剂，再缓慢加入碳酸盐溶液，使亚铁离子溶液的pH值升到9-11，得到含有碳酸亚铁沉淀的第一悬浊液；

(3)先往第一悬浊液中添加碱溶液，使得悬浊液的pH值升到11-13后，再往第一悬浊液中持续通入氧气，得到含有针铁矿的第二悬浊液；

(4)将第二悬浊液静置，然后经水洗、抽滤、烘干和研磨处理，得到针铁矿粉末；

(5)将针铁矿粉末与硅酸盐溶液混合均匀后，再经恒温培养、抽滤和烘干处理，得到改性针铁矿。

优选的，所述的步骤(1)中，酸溶液为H₂SO₄溶液，所述H₂SO₄溶液中溶质的摩尔浓度为3-5mol/L。

优选的，所述的步骤(1)中，亚铁离子溶液中亚铁离子的摩尔浓度为0.3-0.5mol/L。

优选的，所述的步骤(2)中，阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠溶液，所述十二烷基苯磺酸钠溶液中溶质的质量百分比浓度为0.6-1％。