[发明专利]一种高效除铊用磁性纳米矿石复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高效除铊用磁性纳米矿石复合材料及其制备方法和应用，该复合材料为高岭土和硫酸亚铁在常温、碱性条件下通过含浸法及铁氧磁体程序制备而来，该方法包括以下步骤：(1)将真空干燥后的高岭土含浸在硫酸亚铁溶液中，于密闭环境下均匀搅拌；(2)向混合溶液中鼓气，持续进行曝气，曝气期间向混合溶液中加入NaOH溶液，使pH稳定在8.0‑10.5，并持续反应，得到磁性纳米矿石复合材料该复合材料用于通过吸附反应去除水体中的铊元素。与现有技术相比，本发明具有应用范围广，反应的条件简单易行，可在常温常压下吸附水体中的铊，且吸附效果极佳等优点。

技术领域

本发明涉及环境保护和水处理技术领域，具体涉及一种高效去除铊用磁性纳米矿石复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

铊(Thallium,Tl)，是一种有毒重金属元素，对人体和动物都有很大的危害。毒性研究表明，铊比许多重金属(汞、锑、砷、镍、铅、镉等)的毒性更大，可使人体细胞中毒，抑制细胞生长，染色体发生畸变。水中的铊主要以一价和三价铊的形式存在，三价铊的毒性要高于一价铊，但一价铊更加的稳定，故在自然环境中铊主要以一价的形式存在。在国内《无机化学工业污染物排放标准》中铊排放浓度为5μg/L，美国环境保护署(USEPA)在饮用水中建立了两种水质标准：最大污染物水平目标(MCLG)和最大污染物水平(MCL_s)，分别为0.5μg/L和2μg/L，污染水体中铊浓度远高于此。由于铊的毒性极高，开发一种快速、高效去除铊的新型复合材料对饮用水安全和河流重金属污染的防治具有重大意义。

当前含铊废水的处理技术包含吸附法、氧化还原沉淀法、溶剂萃取法和离子交换法。吸附法是利用吸附材料的高比表面积或者特殊功能基团对水中重金属离子进行物理吸附或化学吸附。吸附法具有吸附量大、处理深度高等优势，目前应用较广的吸附材料主要有金属氧化物(含矿石)、活性炭及生物吸附剂等。氧化还原沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为难溶于水的重金属化合物，从而通过过滤和分离达到去除目的。常见的沉淀法主要有硫化沉淀和碱沉淀。离子交换法是一种较为常见的分离手段，该法借助于离子交换剂中的交换离子同废水中的离子进行交换，从而达到去除有害离子的目的。离子交换法是美国环境保护署推荐处理含铊废水的治理方法之一，具有去除大部分重金属、可回收金属等优势，但该法选择性不高，极易受到废水中其他碱土金属离子的干扰。吸附工艺因其便捷，易操作，适应性广，效率高，成本低等优点而被认为是水处理中的最佳处理技术之一。

中国专利CN107227260A公开了一种去除污水中Tl的生物吸附剂制备方法，该方法为：以去离子水洗涤收集的菌株FP-JCCW的菌丝体，自然晾干后，置于烘箱中烘至恒重，冷却后将菌丝体研磨成细粉，筛分，备用。该方法制备的生物吸附剂制作程序较为复杂、成本较高且吸附剂回收不易。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种应用范围广，反应的条件简单易行，可在常温常压下吸附水体中的Tl，且吸附效果极佳的高效除铊用磁性纳米矿石复合材料及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

发明人了解到，矿石是一种天然的材料，价廉易得，因此，本发明使用含浸法及铁氧磁体程序将高岭土与硫酸亚铁于常温、碱性条件下进行负载，直接生成新型磁性纳米矿石复合材料，既提高了对Tl的吸附效能，更可高效快速的将具磁性的新型纳米复合材料自水体中回收，具体方案如下：

一种高效除铊用磁性纳米矿石复合材料，该复合材料为高岭土和硫酸亚铁在常温、碱性条件下通过含浸法及铁氧磁体程序制备而来。

一种如上所述的高效除铊用磁性纳米矿石复合材料的制备方法，有别于传统高温合成铁氧磁体的技术，此制备方法可使铁氧磁体在常温下制备生成，并直接负载于高岭土的表面及孔洞内，该方法包括以下步骤：

(1)将真空干燥后的高岭土含浸在硫酸亚铁溶液中，于密闭环境下均匀搅拌；