[发明专利]磁性纳米复合材料及其制备方法及废水处理方法

说明书

本发明属于废水处理技术领域，具体公开了磁性纳米复合材料及其制备方法及废水处理方法，该制备方法是将Fe(NO₃)₃·9H₂O、稀土氧化物和富铁空心微珠经过球磨后，以富铁空心微珠为核，掺杂稀土元素的铁氧体为壳，采用一步固相法制备富铁空心微珠核壳型的磁性纳米复合材料，磁性纳米复合材料不仅制备成本低廉而且其独特的结构和组成成分大大提高了材料的使用性能和吸附性能，材料应用回收处理工作中采用微波辐射脱附技术实现吸附剂的再生，回收效率高，不会造成二次污染，废水处理采用高梯度磁分离的处理方法，滤速快、电耗少、分离磁性物质或顺磁性物质的效率高，且便于清洁。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域。

背景技术

在废水处理领域中对于铁磁性的废水可以直接用磁分离法进行分离，但是弱磁性或非磁性的废水，通常需要投加磁种，即吸附剂进行预处理，由于粉煤灰富铁空心微珠中含有大量无机氧化物如：SiO₂、Al₂O₃等，而且这些物质具有较大的比表面积和较多的空隙，可以为重金属阳离子的去除提供更多的吸附位点，通过静电引力的作用可以将重金属阳离子吸附到复合材料的表面，因此可作为吸附材料来处理废水中的重金属阳离子。绝大多数的重金属废水，都是非磁性物质,在废水处理中，通常选择粉煤灰作为吸附剂。在预处理中，吸附剂与重金属阳离子结成一体,转化为磁聚体后，我们需要废水处理装置将磁聚体与水分离，传统的分离装置是将废水一次性加入装置中，进行搅拌并且给电极板通电形成电场线，带有磁性的磁聚体受到电场力的作用会移动并富集在聚磁介质上，以达到将重金属与水分离的目的。处理完废水之后，我们需要对吸附剂进行回收，要将重金属阳离子与吸附剂分离，传统的分离方法是运用离心机通过高速旋转产生的离心力，将重金属阳离子与吸附剂分离；或者通过焚烧的方式进行处理。

作为传统的吸附剂，原状粉煤灰的吸附效果以及磁性却并不理想，其对重金属阳离子的吸附，主要依赖静电引力的作用，这种物理吸附方法吸附的重金属阳离子的量少而且离子容易脱落不稳定，这就会导致水中依旧含有少量的重金属阳离子。而传统的废水处理装置，消耗电能大，分离效率低，而且介质的剩磁使得分离设备在系统反冲洗时，难以把被聚磁介质所吸附的磁性颗粒冲洗干净，因而影响着下一周期的工作效率，对于吸附剂的再生处理，通过离心机离心的方法，还是难以将重金属阳离子与吸附剂分离，而且能耗大；传统的焚烧手段虽然回收效率高，但会造成二次污染。针对上述存在的问题，研究设计一种新型吸附剂和废水处理装置，克服现有的问题是十分必要的。

发明内容

为了解决现有的吸附剂和废水处理装置存在的上述问题，本发明提供了一种磁性纳米复合材料及其制备方法及废水处理方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种磁性纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将Fe(NO3)3·9H2O、稀土氧化物和富铁空心微珠放入球磨罐中球磨；

S2.将球磨后的产物用去离子水洗出中间体；

S3.将清洗后的产物置于烘箱中烘干，研磨得到前驱体；

S4.将前驱体进行预热处理，然后煅烧；

S5.将处理后的前驱体通过洗涤、烘干、研磨，得到磁性纳米复合材料。

优选的，所述步骤S1中，Fe(NO3)3·9H2O、稀土氧化物和富铁空心微珠的质量比为(66～70):(15～20):(13～17)。

优选的，所述步骤S1中，Fe(NO3)3·9H2O、稀土氧化物和富铁空心微珠的质量比为68:17:15。

优选的，所述步骤S1中，所述稀土氧化物为Nd2O3、Sm2O3或La2O3。