[发明专利]一种改性凹凸棒负载硫化亚铁的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种改性凹凸棒负载硫化亚铁的制备方法及应用，属于环境功能性复合材料技术领域。本发明制备方法包括如下步骤：先将凹凸棒置于马弗炉中加热，然后将热活化后的凹凸棒浸泡于稀酸中震荡混合再离心、洗涤、烘干，得到热加酸改性凹凸棒；之后在氮气保护下将氯化亚铁水溶液加入上述改性凹凸棒土中，搅拌均匀再逐滴加入硫化钠水溶液反应，反应完全后静置分层、润洗、烘干得到改性凹凸棒负载硫化亚铁。本发明采用均相沉淀法合成材料，制备流程简单，原材料成本低，通过凹凸棒负载，有效分散了硫化亚铁纳米颗粒，增强了对水体钼酸盐的去除效果，具有良好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于环境功能材料制备技术领域，具体涉及改性凹凸棒负载硫化亚铁的制备方法及应用，主要应用于含钼废水处理。

背景技术

随着工业化和城市化的快速发展，重金属钼的开采和应用量逐年增大，由此导致的含有较高钼浓度的尾矿排水对周边环境带来一定危害。如加拿大布伦达矿、美国圣华金谷钼污染事件，我国辽宁省葫芦岛市乌金塘水库钼污染以及2020年黑龙江伊春鹿鸣矿业钼矿尾矿沙泄露等，都对水环境造成了不同程度的污染。人体摄入过多的钼会导致贫血、甲状腺功能减退、痛风症、骨骼和关节畸形、肾脏受损、生长迟缓等健康问题。因此，寻找高效经济的除钼技术具有重要的现实意义。

目前含钼废水的处理方法有离子交换法、化学沉淀法、吸附法及人工湿地等。其中吸附法因具有高效经济、操作可行等特点而被广泛应用。FeS广泛存在于土壤、河流沉积物、地下水和沿海水域中，其独特的分子结构和表面化学性质，使其对地下水和土壤中的重金属、含氧阴离子、放射性核素、氯代有机化合物具有优良的吸附性能和长期反应性。已有研究表明在缺氧环境中，纳米FeS可以有效去除溶液中的Mo(VI)。然而，通过传统方法合成的FeS纳米粒子不仅由于颗粒间的相互作用而快速凝聚成大颗粒，而且容易被氧化而降低反应活性，从而限制了其在环境修复中的大规模应用。因此，对其进行改性减少它的团聚现象、提升它的实际应用性很有必要。

相关研究表明，一些载体材料(如生物炭、石灰石、黏土矿物、氧化铝、纳米碳管等)因其具有多孔结构、比表面积大、吸附性能好等优点可以有效改善FeS的团聚现象，增强材料的吸附性能。凹凸棒土(ATP)作为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构，纳米级孔穴通道微观构造、比表面积大、孔道发育的介孔材料等特征，是一种较为理想的载体材料。同时，凹凸棒土表面富含硅羟基等活性基团，在废水处理领域具备良好的吸附性能。通过对凹凸棒土进行表面改性(如酸改性、热改性)可以去除碳酸盐杂质，疏通孔道，增大孔容积和比表面积，提高其分散力学性能从而提高对污染物的吸附性能。基于此，用改性凹凸棒石来负载纳米FeS有望改善其聚集程度、提高反应活性。