本发明专利技术公开了一种以针铁矿为原料的渗透性反应屏障(PRB)填充柱介质材料，通过高温煅烧针铁矿获得，主要成分为赤铁矿，在废水环境下能够稳定使用，其吸附性能得到显著提高，比表面积大，能够有效去除重金属污水中的金属元素，作为PRB介质材料导水率高、处理效率快，使用寿命长，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料
[0001]本专利技术涉及废水处理
，具体涉及一种处理重金属废水的吸附介质材料，特别涉及一种以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料。
技术介绍
[0002]有毒重金属离子广泛存在于土壤、沉积物、地表水和地下水中，给环境和生态系统带来了严重的健康威胁。六价铬(Cr(VI))是一种常见的地下水污染物，可在生物体内积累，由于其毒性和诱变性，对公众和生态健康构成严重威胁。它易溶于水，在水生环境中流动性强，通常以重铬酸根或铬酸根的形式存在。长期接触六价铬可能导致人类健康的许多紊乱，如疾病、增加肺癌的风险、恶心，还可能损害肾脏和肠道的小毛细血管。铬酸盐在土壤环境中的迁移率、反应性和生物有效性受氧化铁矿物吸附反应的影响。
[0003]近年来，不同的多孔矿物因其微/介孔结构和高比表面积(SSA)而被广泛用于吸附处理Cr(VI)。渗透性反应性屏障(PRB)是一种原位修复技术，以多孔材料为介质去除地下水中的污染物。各种煅烧基吸附剂因其孔隙率低、密度低、层状结构、离子交换容量大、化学稳定性好而被广泛使用。自然形成的铁(氢)氧化物比合成的铁(氢)氧化物具有更高的反应活性。但是仍然面临着吸附量低，使用寿命短，处理效率有待提高等诸多问题。
[0004]因此，目前还需对渗透性反应性屏障(PRB)中所需求的介质材料做更为深入的开发，已获得能够长期稳定处理重金属废水的吸附介质材料，满足目前规模化生产中的需求。
技术实现思路
[0005]为了克服上述问题，本专利技术提供了一种以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料，其为通过高温煅烧，在制备过程中优先生长小晶面(110)，获得的一种高吸附赤铁矿，其作为PRB填充柱的介质材料，比表面积大，吸附性能得到大幅提高，能够有效去除重金属污水中的金属元素，污水处理效率高，使用寿命长，能够满足实际PRB中的需求。
[0006]本专利技术第一方面的目的在于提供一种以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料，其为通过高温煅烧针铁矿获得的吸附性能优良的赤铁矿。优选地，利用X射线衍射测定所述高吸附赤铁矿时，所述高吸附赤铁矿(110)晶面强度占各晶面总强度的百分比大于8％，优选大于12％，更优选地大于16％。
[0007]所述高温煅烧温度为260
‑
550℃，优选为290
‑
490℃，更优选为320
‑
430℃。
[0008]所述以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料的比表面积为80
‑
200m2/g，优选为95
‑
170m2/g，更优选为110
‑
140m2/g。所述以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料的孔隙体积为0.08
‑
0.45m3/g，优选为0.12
‑
0.35m3/g，更优选为0.15
‑
0.25m3/g。
[0009]所述以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料的吸附量为1.0
‑
4.0mg/g，优选为1.5
‑
3.5mg/g，更优选为2.0
‑
3.0mg/g。
[0010]本专利技术第二方面的目的在于提供所述高吸附赤铁矿的制备方法，即以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料的制备方法，所述方法为在保温条件下，对粉碎后的针铁矿进行煅
烧，冷却后得到高吸附赤铁矿。
[0011]所述粉碎后的针铁矿粒径均一，其粒径为12
‑
70目，优选为16
‑
60目，更优选为20
‑
50目。
[0012]所述针铁矿中，针铁矿含量大于95wt％。
[0013]本专利技术第三方面的目的在于提供一种重金属废水的处理方法。所述方法采用PRB填充柱进行处理，所述PRB填充柱利用所述高吸附赤铁矿作为吸附反应料。优选地，所述PRB填充柱还包括辅助材料，选自石英砂、沸石、陶粒和活性炭中的一种或几种，优选选自石英砂、沸石和陶粒中的一种或几种，更优选为石英砂。
[0014]所述PRB填充柱内吸附反应料和辅助材料结构由下至上为辅助材料段、吸附反应料段、辅助材料段，优选各段高度相同。所述PRB填充柱的出水口高于进水口。
[0015]所述吸附反应料堆积密度为1.2
‑
3.2g/cm3；所述辅助材料粒径为2
‑
10目。
[0016]本专利技术第四方面提供了一种所述以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料的用途，其在PRB填充柱中用于处理含有重金属元素的废水，优选处理含铀废水、含铬废水、含铅废水，更优选地，处理含铬废水。
[0017]本专利技术所提供的以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料具有的有益效果包括：
[0018](1)本专利技术中的PRB填充柱介质材料以天然针铁矿为原料，原料来源广泛，容易获取，通过高温煅烧获得，制备方法简单，能够得到均一化的PRB填充柱介质材料，有利于推广及应用。
[0019](2)本专利技术中的PRB填充柱介质材料主要成分为铁的氧化物或铁的氢氧化物，环境友好，在废水处理过程中，不会产生其他的污染物质，实现绿色生产和处理。
[0020](3)本专利技术中，针铁矿经高温煅烧后，得到的赤铁矿，其(110)晶面得到优先发育，从而使其吸附性能得到显著提高，并且其稳定性好，导水率高，使用寿命长，能够满足PRB填充柱对介质材料的要求。
[0021](4)本专利技术中的PRB填充柱介质材料作为吸附反应料，填充PRB柱，处理含铬废水时，处理效果好，能够持续稳定的进行废水处理，效率高、寿命长，有利于在PRB中进行规模化推广及应用。
附图说明
[0022]图1a示出本专利技术针铁矿及实施例中1制得的样品
‑
150、样品
‑
250、样品
‑
350、样品
‑
450、样品
‑
550的XRD衍射图；图1b示出本专利技术针铁矿及实施例中1制得的样品
‑
350
‑
0.5、样品
‑
350
‑
1、样品
‑
350
‑
2、样品
‑
350
‑
3、样品
‑
350
‑
4的XRD衍射图；
[0023]图2示出本专利技术实施例中1制得的样品
‑
350对Cr(VI)的等温吸附曲线；
[0024]图3示出本专利技术实施例中1制得的样品
‑
350动力学吸附平衡曲线，其中插图为样品
‑
350吸附Cr(VI)的准二级动力学模型曲线；
[0025]图4示出本专利技术针铁矿及实施例中1制得的样品
‑
150、样品
‑
250、样品
‑
350、样品
‑
450、样品
‑
本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料，其特征在于，所述介质材料为通过高温煅烧针铁矿获得的高吸附赤铁矿。2.根据权利要求1所述的介质材料，其特征在于，所述针铁矿中，针铁矿含量大于95wt％。3.根据权利要求1或2所述的介质材料，其特征在于，利用X射线衍射测定时，所述高吸附赤铁矿晶面(110)强度占各晶面总强度的百分比大于8％，优选大于12％。4.根据权利要求1至3之一所述的介质材料，其特征在于，所述以介质材料的吸附量为1.0
‑
4.0mg/g，优选为1.5
‑
3.5mg/g。5.根据权利要求1至3之一所述的介质材料，其特征在于，所述以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料使用时，待处理废水的pH值为2
‑
9，优选为5.5
‑
8.5。6.一种根据权利要求1至5之一所述的以针铁矿为原料的PRB填充柱介质材料的制备方法，其特征在于，所述方法为在保温条件下，对粉碎后的针铁矿进行煅烧，冷却后得到高吸附赤铁矿。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述粉碎后的针铁矿粒径均一，其粒径为12
‑
70目，优选为16
‑
60目，更优选为20
【专利技术属性】
技术研发人员：廖立兵，吕国诚，刘昊，王丽娟，李雨鑫，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。