【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種水處理漿料及其制備方法與應用，尤其涉及一種穩定化還原性鐵硫基漿料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、鐵硫基材料因其優良的還原性和廣泛的應用潛力而受到廣泛關注。這類材料在水處理、重金屬去除和環境修復等領域具有重要的應用價值。尤其是在去除水體重金屬方面，鐵硫基材料能夠通過化學還原反應有效去除水中的重金屬離子，如鉻、鎘、鉛等，降低其毒性及其生物可利用性。
2、傳統的鐵硫基材料，通常存在著制備過程復雜、儲存不穩定、鐵硫元素濃度低以及難以實現規模化生產等缺點。基于微納米顆粒易氧化、團聚不穩定的問題，現有研究多采用穩定劑(如硅酸鹽、有機絡合物或有機聚合物等)和稀溶液制備方法，制備成膠體或乳液，但所獲得鐵硫基材料中的鐵、硫元素含量低，其實際應用過程中存在投加量大、易于流失、持久性差、治理效果易反彈等問題，嚴重制約鐵硫基材料的應用。相較于其他鐵硫基材料，硫化亞鐵(fes)作為一種重金屬穩定劑，含有亞鐵離子和硫離子兩種還原性物質，具有很好的還原性，在水處理領域具有多項獨特優點。然而，fes納米顆粒在實際應用過程中極易團聚和被氧化，從而導致其對污染物的還原去除能力下降。因此，如何對納米fes進行改性處理，增強納米fes的分散性、穩定性和反應活性，提升其生產和儲運過程的穩定性已成為當前的研究熱點。將fes納米顆粒進行負載、包埋或穩定，提升其抗氧化性、還原性和穩定性，是當前fes改性研究的發展趨勢。
3、現有對納米fes改性的研究，一般有涂覆穩定劑和負載支撐材料兩種。添加穩定劑可以在fes的合成過程中在納米顆粒
4、當前，改性fes的實際應用中仍存在以下問題：(1)分散的硫化亞鐵膠體中的有效組分含量較低，使得實際應用過程中易于流失、稀釋；(2)引入的穩定劑或負載材料可能對環境造成二次污染，或反應后產物穩定性較差，易發生返黃和污染物再釋放現象；(3)大部分納米fes材料存在宏量制備難、儲存難、保質期短等問題，已成為fes規模化應用的瓶頸問題。
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術的目的是提供一種既能減少fes氧化團聚失活，又能提升還原性鐵硫含量且便于存儲的穩定化還原性鐵硫基漿料；
2、本專利技術的第二個目的是提供上述的穩定化還原性鐵硫基漿料的制備方法；
3、本專利技術的第三個目的是提供上述的穩定化還原性鐵硫基漿料的應用。
4、技術方案：本專利技術所述的穩定化還原性鐵硫基漿料，所述的漿料為有機質-混凝劑-硫化亞鐵納米顆粒懸濁液；所述的漿料按質量百分濃度包括以下組分：有機質：0.5-5％，混凝劑：1-10％，硫化亞鐵納米顆粒：余量。
5、其中，所述有機質為腐殖酸、乙二胺四乙酸二鈉鹽、氨基三亞甲基膦酸鹽、乙二胺四亞甲基膦酸鹽或羥基亞甲基膦酸鹽中的至少一種；所述混凝劑為聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺或雙氰胺樹脂有機混凝劑中的至少一種；所述硫化亞鐵納米顆粒的粒徑為500-1000nm。
6、上述的穩定化還原性鐵硫基漿料的制備方法，包括以下步驟：
7、(1)將有機質溶液與硫酸亞鐵溶液混合，攪拌，使亞鐵離子與有機質充分絡合；
8、(2)將混凝劑溶液與步驟(1)得到的溶液混合，攪拌，將亞鐵離子與有機質的絡合物包裹其中；
9、(3)向步驟(2)得到的混合溶液中緩慢滴加硫化鈉溶液，攪拌，使得在混合溶液中形成納米硫化亞鐵微粒，然后進行離心，棄去上層清液，得到有機質-混凝劑-硫化亞鐵納米顆粒懸濁液。
10、其中，所述有機質溶液、混凝劑、硫酸亞鐵溶液與硫化鈉溶液的體積比為5:5:2:1-3:3:2:1。
11、其中，步驟(1)中，加入的有機質溶液的質量百分濃度為0.5-5％，加入的硫酸亞鐵溶液的質量百分濃度為5-15mol/l。
12、其中，步驟(1)中，攪拌的轉速為200-500rpm，時間為5-10min。
13、其中，步驟(2)中，所述混凝劑溶液的質量百分濃度為1-10％。
14、其中，步驟(2)中，攪拌的轉速為200-500rpm，時間為5-10min。
15、其中，步驟(3)得到的得到有機質-混凝劑-硫化亞鐵納米顆粒懸濁液中的硫化亞鐵含量不高于80g/l，不低于40g/l。
16、其中，步驟(3)中，加入的硫化鈉溶液的摩爾濃度為5-20mol/l。
17、其中，步驟(3)中，滴加硫化鈉溶液后攪拌的轉速為200-500rpm；時間為5-10min；離心的轉速3000-6000rpm。
18、上述的穩定化還原性鐵硫基漿料在去除水體重金屬中的應用。
19、其中，所述應用方法為：向含有重金屬鉻的水中加入所制備的水體重金屬去除材料，使兩者體積比約為200:1-100：1，于200～500rpm轉速下攪拌10～30min，經靜置沉降和固液分離，去除水中鉻；其中，水中鉻的去除率達99.86％以上。
20、有益效果：本專利技術與現有技術相比，取得如下顯著效果：
21、(1)本專利技術的鐵硫基漿料通過有機質與二價鐵離子絡合，減少二價鐵的氧化，使二價鐵分散，有利于fes的生長和分散，同時，有機質的存在，改變納米fes微粒表面所帶電荷數量，增強了懸濁液體系內的空間阻力和靜電斥力，從而提高fes的分散性，阻止fes形成過程中團聚現象發生；并且，通過有機質與絮凝劑的結合使用，使得大部分二價鐵通過原位反應形成fes顆粒，并被大分子包裹，提高了fes顆粒抗氧化性；(2)本專利技術的鐵硫基漿料可以保存較長時間，常溫下貯存1個月以上，能滿足實際應用過程中的運輸存儲；(3)相對于現有鐵硫基材料，本專利技術的鐵硫基漿料具有良好的環境適應性和環境相容性等特點；(4)本專利技術的鐵硫基漿料的制備方法簡單，原料易得，流程短，不需要復雜的合成設備和苛刻的合成條件，操作方便；(5)將本專利技術的鐵硫基漿料對含重金屬污染水體進行處理時，易于在水中快速分散，且反應速度快，水中鉻的去除率達99.86％以上；(6)對含重金屬污染水體進行處理時，過程易于控制，反應產物穩定，無返黃或污染物再釋放現象發生。
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1.一種穩定化還原性鐵硫基漿料，其特征在于，所述的漿料為有機質-混凝劑-硫化亞鐵納米顆粒懸濁液；所述的漿料按質量百分濃度包括以下組分：有機質：0.5-5％，混凝劑：1-10％，硫化亞鐵納米顆粒：余量。
2.根據權利要求1所述的穩定化還原性鐵硫基漿料，其特征在于，所述有機質為腐殖酸、乙二胺四乙酸二鈉鹽、氨基三亞甲基膦酸鹽、乙二胺四亞甲基膦酸鹽或羥基亞甲基膦酸鹽中的至少一種；所述混凝劑為聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺或雙氰胺樹脂有機混凝劑中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的穩定化還原性鐵硫基漿料，其特征在于，所述硫化亞鐵納米顆粒的粒徑為500-1000nm。
4.一種權利要求1所述的穩定化還原性鐵硫基漿料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的穩定化還原性鐵硫基漿料的制備方法，其特征在于，步驟(3)得到的得到有機質-混凝劑-硫化亞鐵納米顆粒懸濁液中的硫化亞鐵含量不高于80g/L，不低于40g/L。
6.根據權利要求4所述的穩定化還原性鐵硫基漿料材料的制備方法，其特征在于，所述有機質溶液、混凝劑
7.根據權利要求4所述的穩定化還原性鐵硫基漿料材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，加入的有機質溶液的質量百分濃度為0.5-5％，加入的硫酸亞鐵溶液的質量百分濃度為5-15mol/L。
8.根據權利要求4所述的穩定化還原性鐵硫基漿料材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述混凝劑溶液的質量百分濃度為1-10％。
9.根據權利要求4所述的穩定化還原性鐵硫基漿料材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，加入的硫化鈉溶液的摩爾濃度為5-20mol/L。
10.一種權利要求1所述的穩定化還原性鐵硫基漿料在去除水體重金屬中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種穩定化還原性鐵硫基漿料，其特征在于，所述的漿料為有機質-混凝劑-硫化亞鐵納米顆粒懸濁液；所述的漿料按質量百分濃度包括以下組分：有機質：0.5-5％，混凝劑：1-10％，硫化亞鐵納米顆粒：余量。
2.根據權利要求1所述的穩定化還原性鐵硫基漿料，其特征在于，所述有機質為腐殖酸、乙二胺四乙酸二鈉鹽、氨基三亞甲基膦酸鹽、乙二胺四亞甲基膦酸鹽或羥基亞甲基膦酸鹽中的至少一種；所述混凝劑為聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺或雙氰胺樹脂有機混凝劑中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的穩定化還原性鐵硫基漿料，其特征在于，所述硫化亞鐵納米顆粒的粒徑為500-1000nm。
4.一種權利要求1所述的穩定化還原性鐵硫基漿料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的穩定化還原性鐵硫基漿料的制備方法，其特征在于，步驟(3)得到的得到有機質-混凝劑-硫化亞鐵納米顆...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李時銀，彭純青，史開篇，安俊峰，王聰慧，殷鈺，徐林，陰俐，
申請(專利權)人：南京師范大學，
類型：發明
國別省市：
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