[发明专利]一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水体治理技术领域，尤其涉及一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂及其制备方法。

背景技术

河道、湖泊的污染主要分为两类：一类是外源污染，即污水的汇入、大气沉降等外部因素；另一类是内源污染，即由于污染物在水体内的停留、沉积而形成的底泥，这些底泥含有大量的污染物质，并不断往水体内释放氮、磷以及有机质。而目前这些水体的治理手段主要依靠市政工程手段，即截污、驳岸、清淤和换水，这些方法存在以下不足：1、驳岸及清淤的工程量大，成本高，清理出的污泥处理不当易引起二次污染；2、无法做到完全截污，由于河、湖等水体为开放式系统，类似大气沉降这样的污染源无法做到完全截除；3、清淤后换水的水质无法保持，由于水体内微生态系统随着底泥的清除被破坏，河道、湖泊的自净能力下降，一旦遇到外源污染物将继续富营养化，形成恶性循环。

对污染物的处理中，吸附法因其简便、高效、经济、可再生、无二次污染等特点而越来越受到人们的重视。在活性炭、金属氧化物、壳聚糖、腐殖酸等众多吸附材料中，铁氧化物由于其来源广泛、成本低廉、环境友好等优点而得到较广泛的应用和较多的研究，但单独使用铁氧化物吸附种类单一，吸附量小，同时制备纳米结构的铁氧化物，通常会用到大量有机溶剂，成本较高，不利于实现大规模应用。

粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废物，主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁等，目前其重要的资源化利用途径之一是作为建筑材料制砖。而在城市建设和建筑拆除过程中又会产生大量的粉煤灰废砖块，这些废弃物大量堆积，不仅占用土地，而且会对环境产生不利影响。粉煤灰作为粉煤灰砖的主要成分，具有结构多孔，比表面积大等特点，可吸附水体中的氮、磷、金属离子等。粉煤灰砖块中的粉煤灰、石灰、石膏等成分含有铝、钙、铁等多种活性氧化物，这些氧化物经改性后具有与以上污染物形成沉淀的潜力。因此，利用废弃粉煤灰砖块经改性用于污水处理潜力巨大。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纳米铁氧化物可回收污水处理剂，通过以下方法制备：

（1）取四氧化三钴均匀分散于乙醇溶液中，再移入高压反应釜中，加热至260-300℃，处理3-5小时后自然冷却，取出后过滤并用清水洗净，风干后得到钴粉备用；

（2）将小麦秸秆晒干后与污泥按质量比2-3：1混合后送入热解炉中，在氮气保护下加热至300-400℃热解4-5小时，冷却后取出热解产物粉碎过30-50目筛；

（3）将0.5mol/L硫酸镁溶液和1mol/L氢氧化钠溶液等体积混合，搅拌10-15分钟后再向其中加入硫酸镁粉末，并于110-120℃下加热10-12小时，经自然冷却后得到固体沉淀，干燥后与氯化铁混合并完全沉浸在水中，以300-350转/分的速率搅拌60-90分钟，收集沉淀物，用水洗净后置于烘箱中，在130-150℃下干燥，并磨细至0.05毫米以内，得纳米铁氧化物备用；

（4）将粉煤灰浸没于2mol/L硫酸溶液中，搅拌20-30分钟后过滤，再将其送入烘箱中，于105-110℃烘干2-3小时，得到改性粉煤灰，将其与炭粉、纳米铁氧化物按质量比（16-18）：1：（1-3）混合后沉浸于1mol/L硝酸锌溶液中，搅拌30-40分钟后过滤，收集固体并在100-105℃下烘干粉碎，得到粉煤灰固载纳米铁氧化物粉末备用；

（5）将钴粉、步骤2所得物料以及步骤4所得粉末按质量比（0.5-1）：（20-24）：（3-4）混匀后送入造粒机中，制成粒径不超过5mm的颗粒，即得本发明可回收污水处理剂。

所述的纳米铁氧化物可回收污水处理剂的制备方法，所述步骤1中在高压反应釜中反应时保持氢气氛围。

所述的纳米铁氧化物可回收污水处理剂的制备方法，所述步骤3中硫酸镁、氢氧化钠混合液与硫酸镁粉末、氯化铁的质量比为（24-25）：（7-10）：（1-1.5）。

所述的纳米铁氧化物可回收污水处理剂的制备方法，所述步骤4中粉煤灰使用前先磨细至0.05毫米，筛选后与水充分混合，通过磁选机磁选除铁后过滤烘干。

所述的纳米铁氧化物可回收污水处理剂的使用方法，按所需处理污水质量的1-3%将处理剂颗粒均匀撒布于污水中。

本发明的优点是：