[发明专利]一种铁锰硫三元微米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种铁锰硫三元微米材料及其制备方法和应用，铁锰硫三元微米材料由20‑60％铁源、10‑50％锰源、5‑35％硫磺、1‑5％分散剂、0.5‑3％增稠剂组分组成。本发明克服传统的Fe‑Mn、Fe‑S纳米复合材料制备过程中易发生团聚的弊端，更重要的是解决Fe‑Mn、Fe‑S纳米复合材料团聚导致重金属吸附量低的问题。将S元素引入含Fe‑Mn复合材料中能有效地改变Fe化学状态，同时Fe‑Mn‑S组合物因协同效应其阳离子交换能力更强。本发明制备铁锰硫三元微米材料性能稳定，能长时间储存，便于使用。该铁锰硫三元微米材料在重金属处理方面有广泛的应用。

技术领域

本发明涉及一种铁锰硫三元微米材料及其制备方法和应用，应用在重金属方面。

背景技术

目前Fe-Mn二元纳米材料广泛存在于自然环境中，同时铁硫化物如FeS和FeS₂对污水中重金属具有高的亲和力，因此被认为是污水中重金属吸附的优良材料。Fe-Mn和Fe-S二元纳米材料均具有独特的理化性质，但是Fe-Mn和Fe-S二元纳米材料在制备过程中易团聚，形貌尺寸、比表面积不可控，严重限制了其在环境重金属处理中发挥有效作用。

现有技术专利CN109225134A，表述一种针状Fe-Mn-S三元纳米材料负载多孔生物炭复合材料的制备方法，具体方案是：1、将生物质材料进行热解碳化；2、将热解碳化后的多孔生物炭材料进行亲水化处理；3、将具有亲水性的多孔生物炭材料加入铁盐水溶液中搅拌，滴加锰化物溶液和硫化物溶液搅拌，随后加入弱碱性溶液搅拌，最后进行水热反应，干燥，得到三元纳米材料负载多孔生物炭复合材料。该技术方案存在问题制备多孔生物炭存在问题时，制备的Fe-Mn-S三元纳米材料很容易发生团聚，形貌不可控，严重限制了Fe-Mn-S三元纳米材料在重金属处理中发挥有效作用。

发明内容

针对现有技术，本发明为了要解决现有的Fe-Mn、Fe-S二元纳米材料容易发生团聚，对重金属吸附量低的问题，以及针状Fe-Mn-S三元纳米材料负载多孔生物炭复合材料的制备方法，制备的三元纳米材料同样会出现团聚现象。本发明提供一种铁锰硫三元微米材料及其制备方法和应用，本发明制备的铁锰硫三元微米材料性能稳定，能长时间储存，便于使用，且该铁锰硫三元微米材料在重金属处理方面有广泛的应用。

本发明采用的技术方案为：

一种铁锰硫三元微米材料，按重量百分比计，其特征在于：由20-60％铁源、10-50％锰源、5-35％硫磺、1-5％分散剂、0.5-3％增稠剂组分组成。

所述的铁源为氧化铁、氧化亚铁、单质铁中一种或二种以上混合物，铁源目数范围为50-200目。

所述的锰源为二氧化锰、一氧化锰、单质锰中一种或二种以上混合物，锰源目数范围为50-200目。

所述的硫磺目数范围为200-500目。

所述的分散剂为萘磺酸甲醛缩合物、羧化萘磺酸甲醛缩合物、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠中一种或二种以上混合物。

所述的增稠剂为黄原胶、羟甲基纤维素、水溶性壳聚糖中一种或二种以上混合物。

一种铁锰硫三元微米材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

①首先将适量的水添加到混合溶器中，接着依次加入一定质量的铁源、锰源、硫磺添加到混合器中，以50-100rpm的搅拌速率搅拌10-20min，接着加入分散剂，混合物以100-200rpm的搅拌速率搅拌30-60min，以使铁源、锰源、硫磺完全分散在水中；

②将第①步的混合溶液中加入增稠剂，逐渐加入以调节粘度，制备铁锰硫三元水合溶液；

③将第②将制得铁锰硫三元水合溶液在温度零下40-50℃冷冻干燥3-6h，利用粉碎机粉碎至平均200-300目，然后在温度400-500℃下煅烧1-2h，制得铁锰硫三元化合物；