[发明专利]一种可磁分离零价铝-四氧化三铁复合物的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种可磁分离零价铝‑四氧化三铁复合物的制备方法及应用，零价铝‑四氧化三铁复合物的制备方法为：将微米零价铝与纳米四氧化三铁混合后倒入装有不同粒径氧化锆球的球磨罐内，球磨罐封顶，无需抽取真空和惰性气体保护，放入行星式球磨机中固定压紧，进行球磨，定时更换顺逆旋转方向，球磨后通过在罐体外增加磁场，倒置罐体使氧化锆球通过重力分离出来，收集剩余产物即为零价铝‑四氧化三铁复合物。本发明的制备方法在常温常压下进行，操作简单，用时较短，适合工业化生产；零价铝‑四氧化三铁复合物克服了零价铝表面钝化的缺陷，实际应用后再次钝化的零价铝方便回收和恢复活性，在宽泛pH范围内对水中重金属Cr(VI)具有良好的去除效率。

技术领域

本发明属于水处理功能材料技术领域，尤其涉及一种可磁分离零价铝-四氧化三铁复合物的制备方法及应用。

背景技术

重金属Cr(VI)是水中典型重金属污染物之一，将其还原成低毒Cr(III)是常用手段之一，但是，常见的还原剂在中性条件下无法有效的将Cr(VI)还原，从而难以消除Cr(VI)的毒性。零价铝因其具有两性性质，在酸、碱条件下均可提供电子发挥还原作用而被用于水处理领域，研究表明零价铝在宽泛pH条件下可有效去除水中有机污染和Cr(VI)、As(Ⅲ)等无机污染物。但因零价铝较低的氧化还原电位，使其易与空气中的O₂或H₂O反应，导致其表面形成一层致密氧化层(Al₂O₃)，严重阻碍电子传导，大大降低其对水中污染物的去除效率。

为了破坏零价铝表面钝化层，克服其在实际应用中的缺陷，研究者通过尝试一系列预活化(酸洗、球磨等)措施，或基于原电池原理与其它物质复合，有效增强了电子传导能力，提高了其对污染物的去除效能。但是，预活化的零价铝或零价铝基复合物在使用过程中，随着反应的发生，其表面会被生成的(氢)氧化铝所覆盖导致内部电子不能释放，使其腐蚀过程终止从而失去活性。因此，如何快速回收使用后已钝化的零价铝并对其进行再次活化是解决零价铝在水处理领域的重要问题。

目前，通过赋磁的方式可以将固体物质从液相中快速分离出来。因此，通过掺杂或负载具有磁性的物质在零价铝中，在外加磁场的作用下，可以实现零价铝从水中的快速分离回收。较常见的具有磁性的铝基复合物是铁铝双金属，但是铁铝双金属的活性较高，会造成诸多副反应的发生，且铁铝双金属一般是通过化学沉积法制备所得，而化学沉积法存在如下不足：(1)零价铝需要酸洗活化，会造成零价铝的消耗；(2)制备过程比较繁琐；(3)制备过程中会产生大量废水。

发明内容

针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种可磁分离零价铝-四氧化三铁复合物的制备方法及应用，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可磁分离零价铝-四氧化三铁复合物的制备方法，首先将微米零价铝与纳米四氧化三铁混合，得到的混合原料倒入装有不同粒径氧化锆球的球磨罐内，将球磨罐封顶，然后进行球磨，每5min更换球磨顺逆旋转方向一次，球磨后通过在球磨罐体外增加磁场，倒置罐体使氧化锆球通过重力分离出来，罐内余下产品即零价铝-四氧化三铁复合物。

优选地，所述微米零价铝与纳米四氧化三铁的质量比为：4：1～1：2，其中，当质量比为2：1时，零价铝-四氧化三铁复合物除Cr(VI)效能最好。

优选地，所述微米零价铝的粒径为10～50μm，纳米四氧化三铁的粒径为150～250nm。

优选地，所述球磨过程中，转速200r/min-350r/min；球磨时间0.5h-2.0h。但综合考虑产物性能、时间及能耗成本，选择转速300r/min和球磨时间1.5h作为合成材料的最佳球磨因素。