[发明专利]一种铁锰复合除铬材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铁锰复合除铬材料及其制备方法，属于环境材料技术领域。本发明在加热和还原气体氛围的调控下，将铁、锰矿物按照一定的比例混合均匀，制备出高吸附量的铁锰复合材料能够固化水体以及土壤中的重金属铬Cr(VI)，具有吸附容量高、pH适应范围广、稳定性强、具有较强的氧化还原活性、绿色环保且长时间内有强效持久的固化作用等特点。该新型除铬材料制备方法简单、绿色经济，在含Cr(VI)废水的净化处理以及Cr(VI)污染土壤的修复方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于环境功能材料领域，特别涉及一种铁锰复合除铬材料及其制备方法。

背景技术

铬(Cr)广泛应用于纺织印染、制革、电镀业、木材防腐等工业过程中。由于铬的溶解性、持久性和生物富集性，在地下水、地表水和土壤中经常检测到铬。Cr在环境中有多种氧化态，其中最常见和稳定的形式是Cr(III)和Cr(VI)种，两者表现出截然不同的性质。例如，包括HCrO₄和Cr₂O₇^2-在内的Cr(VI)是可溶性的，在水中高度流动，Cr(VI)是毒性最大的重金属之一，可引起呕吐、肺充血、肝损伤和呼吸系统疾病。相比之下，Cr(III)在自然水生环境中毒性要小得多，这是由于Cr(OH)₃或Cr_xFe_1-x(OH)₃等不溶性物种的形成所致。因此，Cr(VI)被美国环境保护署(USEPA)确定为最优先的危险污染物，其在中国地表水和废水中的强制排放限值分别为0.05和0.5 mg/L。因此，如何有效地从水环境中去除Cr(VI)是一个巨大的挑战。

目前从水中去除Cr (VI)的常用方法有吸附法、沉淀法、离子交换法、还原法、电解法和络合法。然而，这些方法也有一些缺点；事实上，它们的发展受到复杂过程和高成本的阻碍。因此，有必要寻找一种廉价、简便、有效的去除废水中铬(VI)的方法。

本发明在加热和还原气体氛围的调控下，将铁、锰矿物按照一定的比例混合均匀，制备出高吸附量的铁锰复合材料能够选择性吸附去除水中的重金属铬Cr(VI),具有吸附容量高、pH适应范围广、稳定性强、具有较强的氧化还原活性、绿色环保且长时间内有强效持久的固化作用等优良特性。该新型除铬材料制备方法简单、绿色经济，在含Cr(VI)废水的净化处理以及Cr(VI)污染土壤的修复方面具有广阔的应用前景。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种吸附容量高、pH适应范围广、稳定性强、具有较强的氧化还原活性的铁锰复合除铬材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种铁锰复合除铬材料及其制备方法，所制备的复合材料包括高温热还原的黄铁矿和菱锰矿。

一种铁锰复合除铬材料及其制备方法，包括以下步骤：

（1）分别将天然黄铁矿与菱锰矿进行初步破碎，破碎粒径为0.5~1 cm，再分别将矿物研磨成细粉状，过325目筛，再将黄铁矿与菱锰矿按一定质量比（1-3）:（1-3）研磨混匀，得到铁锰矿物复合体；

（2）将铁锰矿物复合体置于以氢气为还原气氛，氩气为保护气的氛围中500℃焙烧1-2h，控制气体流速为100-450 mL/min，升温速率为10-50 ℃/min。自然降温过程，收集焙烧后的粉末，进行称重；

（3）将制备的的固体材料置于厌氧环境中研磨成细粉，即获得铁锰复合除铬材料。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

1.本发明产品制备原料为纯天然黄铁矿和菱锰矿，价格低廉，制备方法简单可行，生产周期短，易实现工业化生产；