[發明專利]一種鐵錳復合除鉻材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911106060.0
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110813228A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 朱建裕;甘敏;陳耀宗;何鵬;陳芳;章可;朱敬磊;劉夢飛;王旭
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;B09B3/00;C02F101/22
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本發明涉及一種鐵錳復合除鉻材料及其制備方法，屬于環境材料技術領域。本發明在加熱和還原氣體氛圍的調控下，將鐵、錳礦物按照一定的比例混合均勻，制備出高吸附量的鐵錳復合材料能夠固化水體以及土壤中的重金屬鉻Cr(VI)，具有吸附容量高、pH適應范圍廣、穩定性強、具有較強的氧化還原活性、綠色環保且長時間內有強效持久的固化作用等特點。該新型除鉻材料制備方法簡單、綠色經濟，在含Cr(VI)廢水的凈化處理以及Cr(VI)污染土壤的修復方面具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于環境功能材料領域，特別涉及一種鐵錳復合除鉻材料及其制備方法。

背景技術

鉻(Cr)廣泛應用于紡織印染、制革、電鍍業、木材防腐等工業過程中。由于鉻的溶解性、持久性和生物富集性，在地下水、地表水和土壤中經常檢測到鉻。Cr在環境中有多種氧化態，其中最常見和穩定的形式是Cr(III)和Cr(VI)種，兩者表現出截然不同的性質。例如，包括HCrO₄和Cr₂O₇^2-在內的Cr(VI)是可溶性的，在水中高度流動，Cr(VI)是毒性最大的重金屬之一，可引起嘔吐、肺充血、肝損傷和呼吸系統疾病。相比之下，Cr(III)在自然水生環境中毒性要小得多，這是由于Cr(OH)₃或Cr_xFe_1-x(OH)₃等不溶性物種的形成所致。因此，Cr(VI)被美國環境保護署(USEPA)確定為最優先的危險污染物，其在中國地表水和廢水中的強制排放限值分別為0.05和0.5 mg/L。因此，如何有效地從水環境中去除Cr(VI)是一個巨大的挑戰。

目前從水中去除Cr (VI)的常用方法有吸附法、沉淀法、離子交換法、還原法、電解法和絡合法。然而，這些方法也有一些缺點；事實上，它們的發展受到復雜過程和高成本的阻礙。因此，有必要尋找一種廉價、簡便、有效的去除廢水中鉻(VI)的方法。

本發明在加熱和還原氣體氛圍的調控下，將鐵、錳礦物按照一定的比例混合均勻，制備出高吸附量的鐵錳復合材料能夠選擇性吸附去除水中的重金屬鉻Cr(VI),具有吸附容量高、pH適應范圍廣、穩定性強、具有較強的氧化還原活性、綠色環保且長時間內有強效持久的固化作用等優良特性。該新型除鉻材料制備方法簡單、綠色經濟，在含Cr(VI)廢水的凈化處理以及Cr(VI)污染土壤的修復方面具有廣闊的應用前景。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種吸附容量高、pH適應范圍廣、穩定性強、具有較強的氧化還原活性的鐵錳復合除鉻材料及其制備方法。

為達到上述目的，本發明提供以下的技術方案：

一種鐵錳復合除鉻材料及其制備方法，所制備的復合材料包括高溫熱還原的黃鐵礦和菱錳礦。

一種鐵錳復合除鉻材料及其制備方法，包括以下步驟：

（1）分別將天然黃鐵礦與菱錳礦進行初步破碎，破碎粒徑為0.5~1 cm，再分別將礦物研磨成細粉狀，過325目篩，再將黃鐵礦與菱錳礦按一定質量比（1-3）:（1-3）研磨混勻，得到鐵錳礦物復合體；

（2）將鐵錳礦物復合體置于以氫氣為還原氣氛，氬氣為保護氣的氛圍中500℃焙燒1-2h，控制氣體流速為100-450 mL/min，升溫速率為10-50 ℃/min。自然降溫過程，收集焙燒后的粉末，進行稱重；

（3）將制備的的固體材料置于厭氧環境中研磨成細粉，即獲得鐵錳復合除鉻材料。

由于采用上述方案，本發明的有益效果是：

1.本發明產品制備原料為純天然黃鐵礦和菱錳礦，價格低廉，制備方法簡單可行，生產周期短，易實現工業化生產；