[發明專利]一種顆粒狀施氏礦物及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201410012186.2
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103910402A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 周立祥;李浙英;梁劍茹
• 申請（專利權）人: 周立祥
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/62;B01J20/16;B01J20/30
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 傅婷婷;徐冬濤

技術領域

本發明屬于環境工程領域，涉及一種顆粒狀施氏礦物及其制備方法和應用。?

背景技術

生物成因施氏礦物是指利用化能自養微生物嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillusferrooxidans,簡稱A.ferrooxidans)在酸性條件下催化氧化FeSO₄.7H₂O后，Fe³⁺進一步水解而形成的結晶度較差的羥基硫酸鐵礦物Schwertmainnte(即施氏礦物)，其分子式為Fe₈O₈(OH)₆SO₄。與化學合成的施氏礦物不同，生物成因施氏礦物因具有直接吸附As(III)、吸附量大、吸附性能幾乎不受水體中其他競爭離子影響等顯著優點而倍受業界關注(廖岳華，2008；謝越，2009；李浙英，2010)。前期研究表明，生物成因施氏礦物對廢水中As(III)的吸附量可以達到101.9mg/g(李浙英等，2011)。然而，生物成因施氏礦物經NaOH改性后，礦物比表面積、As(III)吸附能力等指標特性均有進一步提高，在室溫下改性施氏礦物對As(III)的最大吸附量由原來的101.9mg/g提高到143.3mg/g(李浙英，2010)。這一吸附性能遠遠超過了其他化學除As(III)吸附材料的吸附量，如Izumi等(2006)研究表明鐵基材料對砷的最大吸附量為21mg/g；Gupta等(2009)利用鐵殼聚糖復合材料吸附As(Ⅲ)時，得到其最大吸附量僅為(16.15±0.32)mg/g；郭學軍等(2005)利用載鐵-FeOOH-球形棉纖維素吸附劑對As(Ⅲ)的最大吸附量達到99.6mg/g，但該吸附劑平衡時間長，經24h才能達到吸附平衡。若采用對As吸附量低的吸附材料，會使得工程應用時必須具備較大的反應設備體積，進而增加了工藝成本。因此，作為一種新型環境礦物材料，施氏礦物以其對As(III)優異的吸附性能而顯示出廣闊的應用前景。?

然而，由于合成的施氏礦物顆粒較小，外觀呈粉末狀，因此，直接分散到水中會產生難以回收含砷礦物的問題，同時，當水質條件發生變化，被施氏礦物吸附的As(III)也有再次釋放到環境的可能。同時，在實際應用中，將粉末狀施氏礦物填充于反應器吸附柱中也難以抗擊高的水流速度，易被沖散而隨水流流出，使其難以用于柱狀或床式水處理裝置，工程推廣價值受到很大限制，因此關于施氏礦物的固定化或顆粒化技術的研究具有重要的環境意義。將粉末狀施氏礦物在某種外力的作用下制備成粒徑較大的顆粒，雖然能符合工程應用的要求，但工藝成本將明顯提高，且內部的施氏礦物由于接觸不到污染物而未達到去除污染物的作用，起作用的?僅為表層施氏礦物，從而造成施氏礦物的浪費。?

我們曾經公開了一種專性吸附劑的生物合成及其用于吸附去除水中砷鉻的方法(ZL200510094428.8),主要描述了施氏礦物的微生物合成方法及其應用效果。但直接合成然后直接應用的施氏礦物存在如下弊端：一是對有害物質的吸附量相對較小，例如，這種施氏礦物對Cr(VI)和As的最大吸附量分別只有55mg/g和65mg/g；其次，它雖然能用于水中Cr(VI)和As去除，但由于是粉末狀，回收困難。CN102976437A公開了一種利用高比表面積施氏礦物作為吸附劑處理水中砷的方法，采用在高溫(70‐90℃)條件下用Fe₂(SO₄)₃水解法合成，完全屬于化學合成方法。普遍公認，采用三價鐵鹽高溫水解合成施氏礦物，一是成本高，Fe₂(SO₄)₃的價格是FeSO₄.7H₂O的幾十倍甚至上百倍。二是條件苛刻，要合成比較純的施式礦物，能耗高且費時，因為必須高溫，且水解產物在孔徑2.4nm的透析袋中透析30天左右后才能獲得較純的礦物，合成周期相對較長，因此，通過此方法合成的施氏礦物開發為吸附材料用于水凈化處理上成本相對較高。同樣，它也是一種顆粒細小，外觀為粉狀的材料，同樣在水處理中存在難回收，不能直接用于柱狀或床式水處理裝置，限制了其應用。?

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的上述缺陷，提供一種顆粒狀施氏礦物。?

本發明的另一目的是提供該顆粒狀施氏礦物的制備方法。?

本發明的又一目的是提供該顆粒狀施氏礦物的應用。?

一種顆粒狀施氏礦物，由生物成因施氏礦物經NaOH溶液改性后負載在沸石表面上制成的?