[發(fā)明專利]一種從酸性礦山廢水中快速形成海膽狀施氏礦物的化學(xué)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010018519.8
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111186933A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉萌;周立祥
• 申請（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué);周立祥
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;B01J20/28;B01J20/30;C01G49/14;C02F101/10;C02F101/20;C02F101/22;C02F101/30;C02F103/10
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 傅婷婷;徐冬濤

本發(fā)明公開了一種從酸性礦山廢水中快速形成海膽狀施氏礦物的化學(xué)方法。本發(fā)明采用化學(xué)法循環(huán)反應(yīng)，調(diào)控海膽狀施氏礦物的形成：先過濾去除酸性礦山廢水中的懸浮顆粒物，然后加入一定量的零價鐵粉適當(dāng)攪拌，磁鐵回收零價鐵后，在濾液中以某一速度范圍內(nèi)加入一定量的雙氧水進(jìn)行攪拌反應(yīng)，在底部沉淀出紅棕色的固體顆粒，經(jīng)簡單過濾后重復(fù)以上步驟，可最大化的沉淀出酸性礦山廢水中的鐵離子，將回收的紅棕色固體洗滌、干燥后得到典型“海膽狀”結(jié)構(gòu)的環(huán)境功能材料??施氏礦物。從酸性礦山廢水中回收有價值的鐵離子，是回用酸性礦山廢水有價值金屬離子并降低廢水污染的高效策略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境工程領(lǐng)域，涉及一種從酸性礦山廢水中快速形成海膽狀施氏礦物的化學(xué)方法。

背景技術(shù)

天然硫鐵礦等礦產(chǎn)資源開采過程中，所含的硫化物礦物在空氣、水和微生物的作用下被氧化，產(chǎn)生大量的酸性排水，是采礦業(yè)面臨的最嚴(yán)重的環(huán)境污染之一。酸性礦山廢水若排入河流、湖泊等水體，將導(dǎo)致水體水質(zhì)酸化，破壞細(xì)菌和微生物的生長環(huán)境，降低水體的自凈功能。若排入土壤，酸和大量重金屬離子可使土壤被酸化和毒化，導(dǎo)致植被枯萎、死亡。重金屬離子進(jìn)入土壤還有可能被植物吸收并通過食物鏈危害人類健康。酸性礦山廢水中存在的大量金屬離子以鐵離子居多，含量高達(dá)500-4500mg/L。直接處置酸性礦山廢水，這些金屬離子一方面降低處理處置效率，另一方面造成有價值金屬資源的浪費(fèi)。

從酸性礦山廢水中回收金屬離子同時獲得環(huán)境功能材料是修復(fù)礦山廢水并實(shí)現(xiàn)資源化利用的有效策略。中國發(fā)明專利201610030955.0公開了一種以納米零價鐵形式回收酸性礦山廢水中鐵的方法，論述了采用液相還原法制備的技術(shù)，具體實(shí)施方式為利用過量硼氫化鈉在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將鐵還原為零價鐵，回收獲得的納米零價鐵是一種環(huán)境功能材料，可應(yīng)用于水體中六價鉻的去除；中國發(fā)明專利201510920933.7公開了一種利用硫酸鹽還原菌回收礦山廢水中有價金屬的工藝，通過將酸性礦山廢水中的硫酸鹽還原為H₂S，利用其選擇沉淀不同金屬形成金屬硫化物的方法，可有效以生成硫化物形式沉淀礦山酸性廢水中的Cu²⁺，Zn²⁺，F(xiàn)e²⁺和Fe³⁺離子。中國發(fā)明專利201910083782.2公開了一種基于零價鐵還原耦合微生物礦化從酸性礦山廢水中制備施氏礦物的工藝，該方法將酸性礦山廢水中大部分的鐵離子沉淀下來，在微生物的作用下生成施氏礦物，施氏礦物在環(huán)境上的應(yīng)用包括可作為無機(jī)顏料、砷的高效吸附劑、類芬頓催化劑等，是一種有潛力的環(huán)境功能材料。

鑒于施氏礦物在環(huán)境領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，從酸性礦山廢水中以施氏礦物形式回收鐵，具有一定的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。施氏礦物是一種呈紅棕色的羥基硫酸鐵礦物，廣泛存在于酸性礦山廢水中，其典型形貌為海膽狀結(jié)構(gòu)。可通過化學(xué)法和生物法從酸性礦山廢水中制備，化學(xué)法相比生物法，具有反應(yīng)迅速、試劑環(huán)保、條件易調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)，但存在的弊端是生成的施氏礦物極易結(jié)塊，其微觀結(jié)構(gòu)為橢圓球顆粒聚集體，不具備傳統(tǒng)的毛刺狀結(jié)構(gòu)特征，因此，化學(xué)法合成的施氏礦物比表面積(4-10m²/g)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于生物法制備的(60-100m²/g)，導(dǎo)致對重金屬(如As、Cr、Se等)的吸附能力和異相芬頓催化活性大大降低。功能材料的純度、微粒尺寸、比表面積、活性位點(diǎn)數(shù)量是決定材料吸附和催化能力的直接因素，因此，優(yōu)化化學(xué)法制備施氏礦物的條件，快速的從酸性礦山廢水中獲得高純度、大比表面積的施氏礦物，是降低酸性礦山廢水污染、回用有價值金屬離子的高效策略，對酸性礦山廢水修復(fù)和環(huán)境污染治理具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種快速、高效的化學(xué)法從酸性礦山廢水中回收鐵離子，獲得海膽狀施氏礦物的方法，使礦山廢水中的有價金屬得到有效的回收利用，減少污染物的排放和重金屬對生態(tài)環(huán)境的危害。

本發(fā)明的目的可通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的一種從酸性礦山廢水中快速形成海膽狀施氏礦物的化學(xué)方法，其特征在于，包括以下步驟：