[发明专利]一种人工腐殖质/铁矿物共沉淀态复合材料的制备方法及应用

说明书

一种人工腐殖质/铁矿物共沉淀态复合材料的制备方法及应用，它涉及一种铁矿物复合材料的制备方法。本发明是要解决现有铁矿物复合材料组成固化、合成方式单一、制备成本昂贵以及不利于推广应用的问题。一、制备水热腐殖化液体产物；二、制备铁矿物前体；三、水热反应，得到人工腐殖质/铁矿物共沉淀态复合材料。本发明制备的人工腐殖质/铁矿物共沉淀态复合材料移除P的最大吸附容量高达19.394mg/g。一种人工腐殖质/铁矿物共沉淀态复合材料用于富养化水体中磷酸盐的移除。本发明可获得一种人工腐殖质/铁矿物共沉淀态复合材料。

技术领域

本发明涉及一种铁矿物复合材料的制备方法。

背景技术

铁矿物作为一种宝贵的矿物资源，具有比表面积大、反应活性高、电荷表面积可变以及在自然水土中普遍存在等特点，并且通常与天然有机物结合形成无机-有机络合物，直接或间接影响对氧阴离子的吸附和固定性能。腐殖质(HS)是天然有机物的典型代表，被认为是“沉睡的巨人”，在自然条件下需要成千上万年才能形成，包括生物和非生物反应，而利用水热腐殖化技术可大大加快反应速率，制备出与其具有相近理化性质的人工腐殖质。同时，磷素作为最常见的氧阴离子，既是水体富养化的限制因子，也是主要来源于磷矿石的不可再生资源。

目前有关铁矿物与腐殖质，以及铁矿物、腐殖质与磷素的相关研究主要集中在表面吸附过程，即腐植酸作为吸附态络合物包覆在铁矿物表面，或腐植酸与磷在铁矿物表面的竞争吸附，且存在材料组成固化、合成方式单一、制备成本昂贵以及不利于推广应用等明显弊端。因此，模拟地质转化过程，制备由铁矿物与人工腐殖质反应生成的共沉淀态多相铁矿物复合材料，以及其对水体中过量磷素的回收，具有重要的环境学与地质学意义。

发明内容

本发明是要解决现有铁矿物复合材料组成固化、合成方式单一、制备成本昂贵以及不利于推广应用的问题，而提供一种人工腐殖质/铁矿物共沉淀态复合材料的制备方法。

一种人工腐殖质/铁矿物共沉淀态复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：

一、首先将生物质废弃物进行洗涤、干燥和粉磨，然后将生物质粉末添加到强碱性水溶液中，并转移至高压反应釜中进行水热腐殖化反应，得到反应产物Ⅰ；对反应产物Ⅰ进行过滤，收集液体，得到水热腐殖化液体产物；

二、首先将铁金属盐固体溶解于水中，然后逐滴滴加强碱性溶液，直至溶液的pH值至12～14，得到铁矿物前体；

三、将水热腐殖化液体产物滴加至铁矿物前体中，搅拌，然后水浴恒温陈化，得到反应产物Ⅱ；对反应产物Ⅱ进行离心，收集固体，再对收集的固体进行洗涤，直至固体呈中性，最后干燥，得到人工腐殖质/铁矿物共沉淀态复合材料。

进一步的，步骤一中所述的生物质废弃物为树叶、水稻秸秆、玉米秸秆或大豆秸秆。

进一步的，步骤一中所述的强碱性水溶液为强碱溶解到去离子水中，其中，强碱的质量与去离子水的体积比为(1g～6g):(100mL～220mL)；

进一步的，强碱为NaOH或KOH。

进一步的，步骤一中所述的生物质粉末的质量与强碱性水溶液的体积比为(10g～25g):(100mL～220mL)。

进一步的，步骤一中所述的水热腐殖化反应的温度为180℃～200℃，压力为1.5MPa～3MPa，反应的时间为10h～24h。

进一步的，步骤二中所述的铁金属盐固体为Fe(NO₃)₃·9H₂O或FeCl₃·6H₂O；

进一步的，铁金属盐固体的质量与水的体积比为(5g～15g):(100mL～250mL)。

进一步的，步骤二中所述的强碱性溶液为KOH溶液或NaOH溶液，浓度为2mol/L～2.5mol/L。