[发明专利]一种环境友好型铁基矿物复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种环境友好型铁基矿物复合材料的制备方法，包括如下步骤：A、将铁材料和天然矿物投加到球磨机中，研磨混合均匀后，得到混合粉末；B、将混合粉末加入到混合造粒机中，先低速进行混合搅拌，同时缓慢向混合粉末喷洒粘合剂，使粘合剂与混合粉末充分接触混合，制得球型复合材料；C、将球型复合材料放入气氛炉中，氮气保护下高温焙烧硬化，在自然冷却后得到铁基矿物复合材料。本发明制备的球型颗粒状铁基矿物复合材料，具有较强的吸附和还原性能，既可以保证其在水体中的渗透性，又有利于与水体中重金属离子充分接触反应，可实现水体中多种重金属的去除。该铁基矿物复合材料制备工艺简单可控，成本低廉，满足大规模生产的条件。

技术领域

本发明属于水处理技术与复合材料技术领域，具体涉及一种环境友好型铁基矿物复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着我国工业的迅猛发展和人类活动的急剧增加，特别是采矿、选矿、冶炼、电镀、化工、制革、造纸和电子等行业产生含有重金属废物及废水的大量排放，对地表水和地下水等造成了严重的污染。当前，地下水重金属污染问题日益突出，防控形势严峻，已成为“水十条”和“土十条”的重要关切。

对于受重金属污染水体的修复，目前在高效、持续、经济的修复材料研发方面仍存在诸多挑战。近年来，由于铁基材料具有极好的吸附、沉淀及还原性能，基于铁材料的修复技术在污染水体修复领域取得了迅速的发展，不同改性的纳米/颗粒零价铁、铁氧化物、铁复合材料等成为当前重金属污染修复的研究热点。但是，现有单一的铁基材料往往对重金属污染物去除能力有限，而铁基复合材料主要以多金属、活性炭等作为载体与铁溶液化学反应合成为主，且制备工艺复杂、成本高昂，难以规模化应用于实际重金属污染地下水的修复。

例如，CN103754952B公开的铁基材料是通过亚铁盐与三价铁盐混合物依次加入分散剂、稳定剂、捕收剂，经过一系列复杂的反应制备而成。CN104174355B公开的沸石负载纳米铁材料是将沸石颗粒在FeCl₃溶液中振荡反应至沸石饱和吸附Fe³⁺，通过NaBH₄溶液还原反应，经冷冻干燥制得。CN 110153157 B公开的多孔铁基吸附材料是将流态化焙烧制备的铁碳粉通过氧化性溶液氧化改性后，在其表面均匀撒上易电离盐类，自然反应后制得。CN109821878A公开的蛭石负载纳米零价铁材料是通过在氮气环境中将NaBH₄溶液滴入到加入蛭石的硫酸铁溶液中，经洗涤、烘干，得蛭石负载纳米零价铁；CN109821878A公开的蛭石负载四氧化三铁材料是将FeCl₂和FeCl₃溶解于去氧气的去离子水中，并加入蛭石在一定温度下搅拌，滴入氢氧化钠溶液并加热搅拌，冷却，洗涤，烘干，得蛭石负载纳米四氧化三铁。

但是，以上铁基材料多为微米、纳米尺度的粉末状，均无法实现复合材料的球型化和大颗粒化定制，在水体中渗透性较差，不利于后期失活后的回收处理。另外，所公布制备方法主要是利用多种试剂、材料通过复杂的化学反应等步骤实现制备，制备过程中涉及高成本的化学试剂、繁琐的制备过程及工艺参数限定，使其生产成本高昂、各环节可控性差，无法实现工业化的批量生产，限定了其在实际重金属污染水体修复中的应用。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种铁基矿物复合材料及其制备方法，目的一是提供一种具有还原性能、吸附容量大、渗透性好、环境友好的铁基矿物复合材料，目的二是提供一种制备工艺简单可控、成本低廉、易于工业化批量生产的铁基矿物复合材料的制备方法。

本发明采用的技术方案为：一种环境友好型铁基矿物复合材料的制备方法，包括如下步骤：

A、将铁材料和天然矿物投加到球磨机中，研磨混合均匀后，得到混合粉末；

B、将混合粉末加入到混合造粒机中，先低速进行混合搅拌，同时缓慢向混合粉末喷洒粘合剂，使粘合剂与混合粉末充分接触混合，粘合剂添加完成后立即调高造粒机转速，运行一定时间后制得球型复合材料；