[发明专利]一种钙铁榴石作为As(III)吸附材料的应用

说明书

本发明公开了一种钙铁榴石作为As(III)吸附材料的应用，钙铁榴石对溶液中As(III)具有优异的吸附性能，能够有效吸附固化溶解态砷，拓宽了钙铁榴石的应用范围，且钙铁榴石是从有色金属尾矿磁选分离和研磨活化得到，提高了尾矿资源开发利用率，缓解了矿产资源和环境压力，实现了尾矿高值化利用对矿区环境保护具有很重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种钙铁榴石的应用，具体涉及一种钙铁榴石作为As(III)吸附材料的应用，属于环境保护技术领域。

背景技术

目前，有色金属矿山尾矿主要堆积存放于尾矿库或回填入矿井，造成资源浪费，且占用土地，污染环境，对矿区生态环境造成潜在的威胁，在全球矿产资源日渐枯竭的局势下，浮选尾矿中有价矿物的综合回收利用成为研究的热点。有色金属尾矿中含有石英、长石、萤石、石榴石和方解石等脉石矿物，分离提取后能够用于陶瓷、玻璃、土壤改良剂、水泥熟料等生产的主要原材料。因此，尾矿中有价矿物的综合回收利用，对提高矿产资源开发利用率、缓解矿产资源和环境压力、实现尾矿高值化利用具有重要意义。

石榴石作为有色金属矿山尾矿中成分之一，具有极大开发利用价值。石榴石具有玻璃光泽，因品种的不同而具有不同的颜色，多作为饰品而使用，但随着人们对其研究的不断深入，石榴石已经不仅限于饰品用途，例如，其可作为研磨料、喷涂料、电解质材料、发光器件材料等。但是，当前对于石榴石的开发利用仍集中在建筑材料和电解质材料方面，综合利用效率不高，在环境保护方面，尤其是重金属(砷)污染治理方面的应用并没有相关报道。总体来说，石榴石应用技术拓展宽度不够，无法满足尾矿资源多元化高效利用需求。

砷是有色金属矿山最主要的共伴生有毒类金属元素，属国家一类污染物，其最高允许排放浓度为0.5mg/L。高强度的有色矿冶活动是砷污染的主要来源，雄黄矿开采和砒霜冶炼是环境砷污染的主要源头之一。有色金属开采过程和雄黄冶炼矿区砷的污染问题日益严峻，砷在雨水淋溶和土壤侵蚀作用下随地表径流以可溶态、胶体态、颗粒态的形式向周边土壤和水体扩散，对水体和土壤造成严重的污染，严重威胁人类健康。

溶解态砷通常以砷酸和亚砷酸根的离子形态存在于水中，迁移性高，不易被去除。目前，砷污染水处理技术有：沉淀法、吸附法、生物法、电凝聚法、离子交换法和膜分离技术等。其中，吸附法由于能耗低、操作简单、处理效果高、吸附剂种类多等优点而备受推崇。然而，该处理方法在实际运用过程中，存在吸附材料制备成本高、吸附能力弱、吸附材料难以重复利用等问题。因此，寻找成本低廉、吸附性能强、环境友好的除砷吸附材料，对解决矿区砷污染问题，提高含砷废水净化处理效果具有重要意义。

发明内容

针对现有石榴石多元化利用效率不高以及现有吸附除砷材料制备成本高、吸附能力弱等问题，本发明的目的是在于提供一种钙铁榴石作为As(III)吸附材料的应用，将钙铁榴石用于吸附除As(III)，不但脱砷效果好，而且拓宽了钙铁榴石的应用范围，实现其资源化利用，还可以降低吸附除砷材料制备成本，有利于推广应用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种钙铁榴石改性材料的应用，其是作为As(III)吸附材料应用。

本发明利用天然的钙铁榴石矿物来作为As(III)吸附材料应用，一方面，利用钙铁榴石的高比表面积以及正电荷性来实现溶液体系中砷酸根离子的物理吸附富集，另外一方面，利用钙铁榴石表面的活性钙离子和活性铁离子来与砷酸根离子进行化学反应，生成稳定的砷酸铁和砷酸钙等，从而钙铁榴石矿物体现出来较好的综合As(III)砷吸附效果，对溶液体系中的As(III)去除率可以达到90％以上。

本发明的钙铁榴石相对其他类型的石榴石，因为富含能与砷酸根反应的钙铁离子，具有更好的吸附除砷效果，如果选择其他种类石榴石作为改性材料时，几乎难以对As(III)进行有效吸附。