申请日2015.11.13
公开(公告)日2016.03.30
IPC分类号C02F1/66; C02F1/28; B01J20/06; B01J20/30
摘要
本发明涉及铁氧体MFe2O4磁性纳米颗粒用于去除含碲废水的方法及其用途。铁氧体磁性纳米颗粒用于去除含碲废水的方法，详见说明书。铁氧体磁性纳米颗粒为铁钴氧体、铁铜氧体、铁锰氧体三种。本发明优点是：铁氧体磁性纳米颗粒比表面积大，对碲的吸附容量大，去除效率高;该技术去除含碲废水时，受含碲废水中共存阴离子Cl-、SO42-、CO32-、NO3-影响小;该技术所使用材料磁性强，吸附污染物后，材料易通过外加磁场，在短时间内从水体分离回用;解吸后的碲易回收利用，既完成废水处理，又实现碲的回收利用，一举两得,因此，铁氧体磁性纳米颗粒在金属阴离子的去除方面具有广阔的应用前景。本发明铁氧体磁性纳米颗粒的用途，主要应用于去除废水中的碲，包括含碲废水的碲酸根和亚碲酸根离子。
权利要求书
1.铁氧体MFe2O4磁性纳米颗粒用于去除含碲废水的方法，其特征在于，该方法步骤如下：
1)调节含碲废水的pH值，然后将吸附剂铁氧体磁性纳米颗粒投入到含碲废水的反应容器中;
2)使吸附剂和含碲废水充分混合;
3)吸附达到平衡后，采用磁力分离的方法，分离铁氧体磁性纳米颗粒，即可得到澄清的待测溶液，即去碲的净化水：
其中：M为Co2+、Cu2+、Mn2+中的一种金属离子，金属离子对应盐的酸根离子为Cl-和NO3-中的一种。
2.根据权利要求1所述的铁氧体MFe2O4磁性纳米颗粒用于去除含碲废水的方法，其特征在于;
步骤1)中，含碲废水浓度控制在5-60mg/L;用氢氧化钠或硝酸调节废水的pH值为2～8;吸附剂铁氧体磁性纳米颗粒的投加量为0.01-0.2g/L，铁氧体MFe2O4磁性纳米颗粒为铁钴氧体、铁铜氧体、铁锰氧体中的一种;
步骤2)中，充分混合吸附剂和含碲废水温度控制在25℃，振荡反应器的速度为180rpm/min，反应时间为12h;
步骤3)中磁力分离的方法，采用外加磁铁分离铁氧体磁性纳米颗粒。
3.由权利要求1所述的铁氧体MFe2O4磁性纳米颗粒用于去除含碲废水的用途，主要应用于去除废水中的碲，包括含碲废水的碲酸根和亚碲酸根离子。
说明书
铁氧体MFe2O4磁性纳米颗粒用于去除含碲废水的方法及其用途
技术领域
本发明属于环境工程中的废水处理技术领域，具体地说，是涉及铁氧体MFe2O4磁性纳米颗粒用于去除含碲废水的方法及其用途。
背景技术
碲是高新技术产业的半导体材料之一，被誉为“现代工业、国防与尖端技术的维生素”。由于其在地壳中丰度很低，碲和硒、铼等一般被称作“稀有元素”或“稀散金属”。碲主要用于化工、冶金、医药、玻璃陶瓷、国防、能源等领域;并且随着各领域对新材料需求与日俱增，碲作为一种稀散金属已成为所需新材料的支撑材料;此外，碲是人体非必需的、有隐毒性的微量元素。碲的动物急性毒性主要损害消化系统、中枢神经系统、心血管以及呼吸系统。局限性肺炎和溶血性贫血是碲急性毒性的典型特征，常伴有血尿发生。目前，碲污染的主要来源是铜精炼厂废水，铜尾矿的渗滤液，以及贵金属冶炼厂的废水等。
碲主要是以亚碲酸盐(TeIV)和碲酸盐(TeVI)的形式存在于废水中。目前较为成熟的去除方法主要有铁离子还原和化学沉淀法。通过向含碲废水中加入金属盐，碲酸根和亚碲酸根离子，均很容易形成沉淀从而被去除。此外，还有采用电絮凝的方法处理含碲废水。有报道采用电絮凝技术处理进水总碲含量为1286mg/L的废水，处理后出水总碲浓度为0.065mg/L，去除率达到99%。但是该方法具有投资成本和运营成本(耗电量大)较高、占地面积大、去除的碲回收困难等问题。
由于磁分离方法具有处理能力强、效率高、能耗低、设备简单紧凑等优点，磁性纳米材料的研发及应用已成为国内外学者研究的热点，磁分离方法已成功应用于多种工业废水的净化。目前环境领域应用的磁性纳米材料多为铁氧体(Ferrite)，包括γ-Fe2O3(磁赤铁矿，Maghemite)和Fe3O4(磁铁矿，Magnetite)。为了提高铁氧体的磁性，近年来人们开始用不同金属来修饰铁氧体，于是就形成了各种金属铁氧体(MetalFerrites)，其通式为MIIFe2O4，M=Co,Ni,Mn,Cu,Zn等。由于铁氧体材料具有很大的比表面积、丰富的表面官能团和较高的饱和磁化强度，其对多种污染物(包括有机染料和金属离子)特别是含氧阴离子SeO32-、SeO42-、AsO33-、AsO43-等具有较高的吸附性能。而且，MFe2O4磁性纳米颗粒在酸性介质中具有更高的稳定性，这可以让吸附反应在较宽的pH范围内进行。此外， MFe2O4磁性纳米颗粒吸附的金属阴离子很容易被碱液解吸，这更利于材料再生利用，又有利于回收金属资源。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供一种高效去除含碲废水的碲酸根和亚碲酸根离子的方法和铁氧体MFe2O4磁性纳颗粒去除含碲废水的用途。
本发明的技术方案是：铁氧体MFe2O4磁性纳米颗粒用于去除含碲废水的方法，该方法步骤如下：
1)调节含碲废水的pH值，然后将吸附剂铁氧体磁性纳米颗粒投入到含碲废水的反应容器中;
2)使吸附剂和含碲废水充分混合;
3)吸附达到平衡后，采用磁力分离的方法，分离铁氧体磁性纳米颗粒，即可得到澄清的待测溶液，即去碲的净化水：
其中：M为Co2+、Cu2+、Mn2+中的一种金属离子，金属离子对应盐的酸根离子为Cl-和NO3-中的一种。
所述的铁氧体MFe2O4磁性纳米颗粒去除含碲废水的方法，
步骤1)中，含碲废水浓度控制在5-60mg/L;用氢氧化钠或硝酸调节废水的pH值为2～8;吸附剂铁氧体磁性纳米颗粒的投加量为0.2g/L，铁氧体MFe2O4磁性纳米颗粒为铁钴氧体、铁铜氧体、铁锰氧体中的一种;
步骤2)中，充分混合吸附剂和含碲废水温度控制在25℃，振荡反应器的速度为180rpm/min，反应时间为12h;
步骤3)中磁力分离的方法，采用外加磁铁分离铁氧体磁性纳米颗粒。
所述的铁氧体MFe2O4磁性纳米颗粒用于去除含碲废水的用途，主要应用于去除废水中的碲，包括含碲废水的碲酸根和亚碲酸根离子。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点：
(1)本发明选用的铁钴氧体、铁铜氧体、铁锰氧体三种铁氧体磁性纳米颗粒比表面积大，(铁钴氧体、铁铜氧体、铁锰氧体的比表面积分别为：201.8m2/g、148.9m2/g和48.1m2/g)，对碲的吸附容量大，去除效率高：铁钴氧体、铁铜氧体、铁锰氧体磁性纳 米颗粒对于亚碲酸的饱和吸附量分别可达109.89mg/g、67.57mg/g和85.47mg/g(以碲计);铁钴氧体、铁铜氧体、铁锰氧体对碲酸的饱和吸附量分别可达49.01mg/g、39.52mg/g和55.25mg/g(以碲计)。
(2)该技术去除含碲废水时，受含碲废水中共存阴离子Cl-、SO42-、CO32-、NO3-(浓度范围：0-100mmol/L)影响小。
(3)该技术所使用材料磁性强(铁钴氧体、铁铜氧体、铁锰氧体的饱和磁化强度分别为：46.5,47.9和20.7emu/g)，吸附污染物后，材料易通过外加磁场，在短时间内从水体分离回用;解吸后的碲易回收利用。既完成废水处理，又实现碲的回收利用，一举两得,因此，MFe2O4磁性纳米颗粒在金属阴离子的去除方面具有广阔的应用前景。
