[发明专利]利用铁锰泥制备磁性γ-Fe2

说明书

本发明提供了一种利用铁锰泥制备磁性γ‑Fe₂O₃吸附材料去除水中砷的方法。该方法采用溶剂热合成方式将地下水厂生物除铁除锰滤池反冲洗得到污泥制成了一种磁性γ‑Fe₂O₃材料，该材料对砷有良好的吸附效果，并能够用磁铁方便的从水中分离出来，可重复回收利用。将这种水处理废弃物回收并用于去除水中的砷污染物不仅能够解决水厂污泥处置问题，而且使此类污泥中富含的铁元素作为一种资源得到充分利用，节约了药剂成本，具有很大的现实意义。

技术领域：

本发明属于环境水处理领域，具体涉及一种利用铁锰泥制备磁性γ-Fe₂O₃吸附材料去除水中砷的方法。

背景技术：

砷是自然界中一种常见的有毒类金属元素，可以通过饮用水或者通过皮肤、消化道、呼吸道等途径进入人体。长期饮用高砷水(50μg/L)，砷会在人体中长期积累，导致皮肤、肺、肝、肾、膀胱等器官的病变，有致畸致癌的风险。目前，水处理除砷常用的技术方法有混凝沉淀法、吸附法、生物除砷法、膜分离法、离子交换法等等。吸附法作为一种简单有效、运行操作简单的除砷方法，具有很大的发展前景，寻找价格低廉、易于回收、吸附性好的吸附材料成为研究的热点。

近年来，国内外学者对铁基吸附剂及其与其他金属的复合氧化物等对砷的吸附性能研究给予了相当大的关注，但这些吸附剂大多数以纯药剂制备而得。

除铁除锰水厂滤池在长期运行的过程中，尤其是所处理地下水含铁量很大时，会在滤料表面形成的滤膜作用下沉积大量的铁氧化物，是一种优良的铁基吸附剂。除铁锰滤池反冲洗时会将滤料缝隙中大量的污泥冲出，形成铁锰泥水。这些铁锰泥产量很高，并且根据除铁机理推测反冲洗泥中含铁量也非常可观，如果能对这些污泥进行回收利用将是一种非常有效的废弃物资源化手段，在一定程度上节省了药剂成本，并能够有效解决除铁除锰水厂铁锰污泥处置问题。最近有实验表明将地下水厂除铁锰滤池反冲洗得到的铁锰泥干燥研磨过筛后得到的铁锰泥粉末直接用于除砷具有很好的吸附效果，但是将这种吸附剂用于去除水中的砷存在一些不可避免的缺陷，比如由于其物理形态的原因处理后与水难以分离造成吸附剂回收困难等。

发明内容：

为了避免以上缺点并能充分利用该种水处理废弃物，本发明公开了一种将铁锰泥通过溶剂热法制成磁性γ-Fe₂O₃吸附材料去除水中砷的方法及其应用，在保证良好的除砷效果的同时，通过外加磁场的方式能快速实现吸附剂与水的分离，回收简单。

本发明提供的利用铁锰泥制备磁性γ-Fe₂O₃吸附材料去除水中砷的方法，包括以下步骤：

(1)磁性γ-Fe₂O₃吸附材料的制备。

将水厂除铁除锰生物滤池反冲洗废水静置沉淀24h～72h，取底部污泥经自然风干备用；在干燥后的铁锰泥中分别加入乙二醇、醋酸钠，充分搅拌30～60min使其成为混合均匀的悬浊液；将所得悬浊液放入密闭的反应釜，升温至160～200℃，并在恒温下反应8～14小时；待反应釜自然冷却至室温，弃去上部液体，将底部沉淀物取出，用乙醇和水交替清洗6～8次，采用外加磁场将磁性物质从水中分离出来；将所得磁性物质放在干燥器中烘干，得到磁性粉末颗粒。

(2)将上述磁性γ-Fe₂O₃材料用于水中砷的去除。

当水中砷的价态存在As(Ⅲ)时，为了达到更好的吸附效果，向水中加入氧化剂，将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)，加入pH调节剂调节溶液pH值保持在3～10之间；当水中砷的价态只有As(Ⅴ)时，不需加入预氧化剂。如果溶液pH值在3～10之间，不需要调节pH值；将磁性粉末吸附剂投加到经过预处理的含砷水中，震荡24h～36h，利用磁铁将吸附剂从水中分离。