磁性納米顆粒用于去除含碲廢水的方法及其用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于環(huán)境工程中的廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及鐵氧體MFe204磁性納米顆粒用于去除含碲廢水的方法及其用途。
【背景技術(shù)】
[0002]碲是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的半導(dǎo)體材料之一，被譽(yù)為“現(xiàn)代工業(yè)、國(guó)防與尖端技術(shù)的維生素”。由于其在地殼中豐度很低，碲和砸、錸等一般被稱作“稀有元素”或“稀散金屬”。碲主要用于化工、冶金、醫(yī)藥、玻璃陶瓷、國(guó)防、能源等領(lǐng)域;并且隨著各領(lǐng)域?qū)π虏牧闲枨笈c日倶增，碲作為一種稀散金屬已成為所需新材料的支撐材料;此外，碲是人體非必需的、有隱毒性的微量元素。碲的動(dòng)物急性毒性主要損害消化系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心血管以及呼吸系統(tǒng)。局限性肺炎和溶血性貧血是碲急性毒性的典型特征，常伴有血尿發(fā)生。目前，碲污染的主要來(lái)源是銅精煉廠廢水，銅尾礦的滲濾液，以及貴金屬冶煉廠的廢水等。
[0003]碲主要是以亞碲酸鹽(TeIV)和碲酸鹽(Te VI)的形式存在于廢水中。目前較為成熟的去除方法主要有鐵離子還原和化學(xué)沉淀法。通過(guò)向含碲廢水中加入金屬鹽，碲酸根和亞碲酸根離子，均很容易形成沉淀從而被去除。此外，還有采用電絮凝的方法處理含碲廢水。有報(bào)道采用電絮凝技術(shù)處理進(jìn)水總碲含量為1286mg/L的廢水，處理后出水總碲濃度為
0.065mg/L，去除率達(dá)到99%。但是該方法具有投資成本和運(yùn)營(yíng)成本(耗電量大)較高、占地面積大、去除的碲回收困難等問題。
[0004]由于磁分離方法具有處理能力強(qiáng)、效率高、能耗低、設(shè)備簡(jiǎn)單緊湊等優(yōu)點(diǎn)，磁性納米材料的研發(fā)及應(yīng)用已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)，磁分離方法已成功應(yīng)用于多種工業(yè)廢水的凈化。目前環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用的磁性納米材料多為鐵氧體(Ferrite)，包括γ _Fe203(磁赤鐵礦，Maghemite)和Fe3(k(磁鐵礦，Magnetite)。為了提高鐵氧體的磁性，近年來(lái)人們開始用不同金屬來(lái)修飾鐵氧體，于是就形成了各種金屬鐵氧體(Metal Ferrites)，其通式為MnFe204,M=Co，Ni，Μη，Cu，Zn等。由于鐵氧體材料具有很大的比表面積、豐富的表面官能團(tuán)和較高的飽和磁化強(qiáng)度，其對(duì)多種污染物(包括有機(jī)染料和金屬離子)特別是含氧陰離子Se032—、Se042—、As033—、As043—等具有較高的吸附性能。而且，MFe204磁性納米顆粒在酸性介質(zhì)中具有更高的穩(wěn)定性，這可以讓吸附反應(yīng)在較寬的pH范圍內(nèi)進(jìn)行。此外，MFe204磁性納米顆粒吸附的金屬陰離子很容易被堿液解吸，這更利于材料再生利用，又有利于回收金屬資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，而提供一種高效去除含碲廢水的碲酸根和亞碲酸根離子的方法和鐵氧體MFe2(k磁性納顆粒去除含碲廢水的用途。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:鐵氧體MFe204磁性納米顆粒用于去除含碲廢水的方法，該方法步驟如下:
[0007]1)調(diào)節(jié)含碲廢水的pH值，然后將吸附劑鐵氧體磁性納米顆粒投入到含碲廢水的反應(yīng)容器中；
[0008]2)使吸附劑和含碲廢水充分混合；
[0009]3)吸附達(dá)到平衡后，采用磁力分離的方法，分離鐵氧體磁性納米顆粒，即可得到澄清的待測(cè)溶液，即去碲的凈化水:
[0010]其中:M為Co2+、Cu2+、Mn2+中的一種金屬離子，金屬離子對(duì)應(yīng)鹽的酸根離子為C1—和
N03—中的一種。
[0011 ]所述的鐵氧體MFe204磁性納米顆粒去除含碲廢水的方法，
[0012]步驟1)中，含碲廢水濃度控制在5-60mg/L;用氫氧化鈉或硝酸調(diào)節(jié)廢水的pH值為2?8;吸附劑鐵氧體磁性納米顆粒的投加量為0.2g/L，鐵氧體MFe204磁性納米顆粒為鐵鈷氧體、鐵銅氧體、鐵錳氧體中的一種；
[0013]步驟2)中，充分混合吸附劑和含碲廢水溫度控制在25°C，振蕩反應(yīng)器的速度為180rpm/min，反應(yīng)時(shí)間為12h;
[0014]步驟3)中磁力分離的方法，采用外加磁鐵分離鐵氧體磁性納米顆粒。
[0015]所述的鐵氧體MFe204磁性納米顆粒用于去除含碲廢水的用途，主要應(yīng)用于去除廢水中的碲，包括含碲廢水的碲酸根和亞碲酸根離子。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0017](1)本發(fā)明選用的鐵鈷氧體、鐵銅氧體、鐵錳氧體三種鐵氧體磁性納米顆粒比表面積大，(鐵鉆氧體、鐵銅氧體、鐵猛氧體的比表面積分別為:201.8m2/g、148.9m2/g和48.lm2/g)，對(duì)碲的吸附容量大，去除效率高:鐵鈷氧體、鐵銅氧體、鐵錳氧體磁性納米顆粒對(duì)于亞碲酸的飽和吸附量分別可達(dá)109.8911^/^、67.5711^/^和85.4711^/^(以碲計(jì))；鐵鈷氧體、鐵銅氧體、鐵錳氧體對(duì)碲酸的飽和吸附量分別可達(dá)49.01mg/g、39.52mg/g和55.25mg/g(以碲計(jì))。
[0018](2)該技術(shù)去除含碲廢水時(shí)，受含碲廢水中共存陰離子C1—、S042—、C032—、N03—(濃度范圍:0-100mmol/L)影響小。
[0019](3)該技術(shù)所使用材料磁性強(qiáng)(鐵鈷氧體、鐵銅氧體、鐵錳氧體的飽和磁化強(qiáng)度分別為:46.5，47.9和20.7emu/g)，吸附污染物后，材料易通過(guò)外加磁場(chǎng)，在短時(shí)間內(nèi)從水體分離回用；解吸后的碲易回收利用。既完成廢水處理，又實(shí)現(xiàn)碲的回收利用，一舉兩得，因此，MFe204磁性納米顆粒在金屬陰離子的去除方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明鐵鈷氧體、鐵銅氧體、鐵錳氧體對(duì)亞碲酸(Te(IV))的等溫吸附曲線；
[0021]圖2為本發(fā)明鐵鈷氧體、鐵銅氧體、鐵錳氧體對(duì)碲酸(Te(VI))的等溫吸附曲線；
[0022]圖3為含碲廢水中，共存陰離子對(duì)鐵鈷氧體、鐵銅氧體、鐵錳氧體吸附碲的影響，上方為亞碲酸Te(IV)，下方為碲酸Te(VI);
[0023]圖4為本發(fā)明鐵鈷氧體、鐵銅氧體、鐵錳氧體去除碲的重復(fù)利用結(jié)果；
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和3個(gè)實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明不只限于這些實(shí)施例。
[0025]本發(fā)明選用的三種鐵氧體為自制，以鐵錳氧體磁性納米顆粒的制備為例，步驟如下:
[0026]1)稱取0.0lOmol FeCl3.6H2O和0.005mol MnCl2.6H2O加到40mL去離子水中，在室溫下采用磁力攪拌lOmin，混合均勻；
[0027]2)向混合液中滴加lmol/L的NaOH溶液，使混合液的pH值達(dá)到11-12，劇烈攪拌30min；
[0028]3)轉(zhuǎn)入有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在180°C溫度下，反應(yīng)12h;
[0029]4)反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜自然冷卻到室溫，傾倒出上清液，得到黑色鐵錳氧體，然后用去離子水洗滌5次，用無(wú)水乙醇洗滌3次，105°C烘干6h后，得到鐵錳氧體磁性納米顆粒。
[0030]鐵鈷氧體、鐵銅氧體由對(duì)應(yīng)的CoCl2、CuCl2代替MnCl2，重復(fù)上述1-4)步驟即可。自制的鐵鈷氧體、鐵銅氧體、鐵錳氧體用于吸附處理含碲廢水。
[0031]實(shí)施例1
[0032]1)將上面制得的吸附劑鐵錳氧體磁性納米顆粒，投加量為0.2g/L，投加到40mg/L含碲廢水濃度的反應(yīng)容器中，用氫氧化鈉或硝酸調(diào)節(jié)廢水的pH值為7±0.2；
[0033]2)2