[發明專利]鐵基除鉈材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201310572352.X
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103599744A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 李琦
• 申請（專利權）人: 張家港格林臺科環保設備有限公司
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域：

本發明涉及無機非金屬材料制備與環境保護技術領域，具體涉及一種鐵基除鉈材料及其制備方法和應用。

背景技術：

鉈是一種稀少而分布廣泛的金屬元素，外表與錫相似，但在空氣中其表層容易形成為氧化物，鉈進入水中，為強烈的神經毒物，對肝、腎有損害作用。即使是十分微量的鉈，長時間接觸，也會造成神經衰弱綜合癥、脫發、胃納差、眼睛失明等疾病。

我國生活飲用水標準GB5749-2006規定鉈的質量濃度不得超過0.1ppb（0.0001mg/L）。2013年7月，廣西賀州市發生了水體鎘、鉈等重金屬污染事件。控制水中鉈離子超標，特別是低濃度下含鉈水體的凈化，已成為急需解決的問題之一。

吸附法具有效率高、吸附干擾小，吸附劑可再生重復使用，對環境不會或很少產生二次污染等優點。對于水中鉈離子的去除，當前國內外尚無很好的凈化技術與相關的凈化材料。水中重金屬離子的凈化去除，特別是超低濃度下的去除，核心的問題在于高效吸附劑材料的研發。同時，如何實現高效吸附材料的工業應用以及后續的凈化工藝的開發，也是研發高效吸附材料所必須考慮的問題。

如何研發一種具有高塑造性、適合工業推廣、適合凈水設備與工藝的開發的高效吸附劑材料，是制備除鉈材料的一個重要方向。

發明內容：

本發明的目的是提供一種鐵基除鉈材料及其制備方法和應用，它主要以堿式氧化亞鐵（FeOOH）和三氧化二鐵（Fe₂O₃）為主，可以很好的除去水中的鉈離子，特別是水體中含鉈濃度較低時，甚至是多種金屬離子共存的復雜水體的凈化應用，以解決目前水中鉈超標的問題，特別是水體含鉈濃度較低或多種離子共存導致的難以去除的難題。

為了解決背景技術所存在的問題，本發明是采用以下技術方案：它以堿式氧化亞鐵（FeOOH）和三氧化二鐵（Fe₂O₃）為主，其制備方法為：將原料：鐵鹽、堿液、過氧化氫、水，均勻混合、沉淀，形成前驅體；然后，將前驅體過濾、洗滌、干燥后，獲得鐵基除鉈材料。

本發明的具體制備過程為：首先，在充分攪拌的條件下，將15～50Kg的鐵鹽溶于100～500Kg的水中、充分溶解后，先后加入15～80Kg的30%的堿液、5～50Kg的過氧化氫水溶液，充分混合1～3小時，獲得前驅體；然后將前驅體反復過濾、洗滌5～8次，最后在100℃以上、200℃以下的溫度區間烘干1～2天，獲得最終鐵基除鉈材料。

所述的鐵鹽為含鐵的有機鹽和無機鹽；所述的堿液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰配置而成的水溶液；所述的過氧化氫為各種百分比的過氧化氫水溶液。

所述鐵基除鉈材料的制備方法中，可通過控制制備過程中的各原料配比以及工藝參數，獲得堿式氧化亞鐵（FeOOH）和三氧化二鐵（Fe₂O₃）比例不同的系列鐵基除鉈材料。

所述鐵基除鉈材料可以直接作為水溶液中鉈離子的吸附材料，也可通過負載、加工，形成線狀、布狀、塊狀材料，用于水體中鉈離子的凈化去除。

本發明的設計原理如下：

通過沉淀—過濾—洗滌—干燥的工藝，來實現鐵基除鉈材料的制備，該鐵基除鉈材料既具有高效吸附劑的特點，又具備了高塑造性、易于工業應用、易于凈化設備與工藝的開發的特點。

本發明具有以下有益效果：

1、采用常見的鐵鹽、堿液、過氧化氫、水作為原料，通過沉淀—過濾—洗滌—干燥的工藝，來實現鐵基除鉈材料的制備，制備過程在室溫下進行，操作簡單，易于控制，易于工業化生產。

2、通過特定制備工藝，獲得以堿式氧化亞鐵（FeOOH）和三氧化二鐵（Fe₂O₃）為主的鐵基除鉈材料，可以直接作為水溶液中的除鉈材料，也可以通過負載、加工，形成線狀、布狀、塊狀材料，用于水體中鉈離子的凈化去除。

3、可通過控制制備過程中的各原料配比和工藝參數，獲得堿式氧化亞鐵（FeOOH）和三氧化二鐵（Fe₂O₃）比例不同的系列鐵基除鉈材料。

4、即使在多種金屬離子共存的實際污染水體中，仍具有很強的鉈去除能力，去除率達到100%。

附圖說明：

圖1為本發明鐵基除鉈材料負載于纖維布上的X光衍射圖譜，

圖2為實施例中鐵基除鉈材料凈化自然污染水體的效果圖。

具體實施方式：