一种矿物修复剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于水环境重金属修复领域，设及一种基于氣基憐灰石的矿物修复剂及其 应用，利用该修复剂修复铅污染的水体。
【背景技术】
[0002] 工业污染是对水体产生污染的最主要污染源。尤其是含重金属废水，如火力发电 厂的水力冲灰废水，采矿工业的尾矿水，采煤炼焦工业的洗煤水等，化工、电锻、冶炼等工业 废水，钢厂废水等。工业污染带来的重金属污染中铅是最为常见的元素。铅进入水体或± 壤后，通过饮水或者食物链进入人体，儿童和成人的血铅超标在很多地区W及成为环境健 康的突出问题。铅是重金属污染中毒性较大的一种，一但进入人体很难排除。铅直接伤害 人的脑细胞，特别是胎儿的神经板，可造成先天大脑沟回浅，智力低下；对老年人造成痴呆、 脑死亡等。
[0003] 铅污染的修复措施主要包括化学修复W及植物修复，化学主要通过修复剂达到修 复目的，当时往往带来副作用造成二次污染；植物修复的修复时间过长，且吸附能力较弱。 因此为了利用自然界天然产出的绿色矿物作为修复剂，不仅可W达到化学修复剂的效果还 有成本低，无二次污染的优势。憐灰石作为优良的修复剂已经被国内外科研机构日益重视， 但是目前的憐灰石修复剂主要是径基憐灰石，其市场价格在1800元每公斤W上，昂贵的价 格制约了其作为重金属吸附剂的用途。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种矿物修复剂，利用氣基 憐灰石生产铅污染修复剂。
[0005] 本发明还要解决的技术问题在于提供上述矿物修复剂的制备方法和应用。
[0006] 技术方案：为实现上述技术目的，本发明提出一种矿物修复剂，所述矿物修 复剂由氣基憐灰石和粘上质混合制备得到，其中，氣基憐灰石和粘上质的质量比为 95 : 5-90 : 10。其中，选用的氣基憐灰石为常见的自然沉积的或者变质形成的憐灰石矿 石，所述的粘±质为高岭±、蒙脱石或坡缕石中的任意一种或几种的混合物，处于经济成本 角度出发，优选用高岭±。
[0007] 本发明进一步提出了上述矿物修复剂的制备方法，包括如下步骤：
[0008] (1)选矿：选择憐含量不低于30wt%、结晶度不低于合成的径基憐灰石70%的氣 基憐灰石，所述氣基憐灰石中化：P的摩尔比为1.55-1.78;
[0009] (2)氣基憐灰石预处理：研磨选好的氣基憐灰石，加热；
[0010] 做混合处理：将步骤似得到的氣基憐灰石粉末与粘±质均匀混合，混合过程中 加入弱有机酸，加热混合后在无光照环境中静置24hW上，其中，所述粘±质的用量占憐灰 石与粘±质混合物的5~lOwt% ;所述弱有机酸的用量占憐灰石与粘±混合物的0. 01~ 0. 05wt%。优选地，所述的弱有机酸为甲酸，更优选地，所述的甲酸纯度大于90 %。
[0011] 具体地，步骤（1)中，选用的氣基憐灰石为常见的自然沉积的或者变质形成的憐 灰石矿石，选用的憐灰石研磨至粒度不低于100目（即过100目筛）。
[001引步骤似中，所述的加热的具体步骤为：在180~210°C下加热8~16小时。优 选地在190°C下加热1化左右。
[0013] 步骤（3)中，所述的粘±质为高岭±、蒙脱石或坡缕石中的任意一种或几种的混 合物，处于经济成本角度出发，优选用高岭±，更优选地，所述高岭±纯度大于80wt%，高岭 上含铁量低于1.5%。优选地，所述的粘±质的粒度小于200目（即过200目筛）。
[0014] 本发明进一步提出了上述的矿物修复剂在水体铅污染修复中的应用。
[0015] 在应用时，首先对铅污染水体做酸性调节，使水体的抑值为1~3,然后加入矿物 修复剂，揽拌进行修复。通常在此区间抑越低效率越高。一般使用常规的硫酸或者盐酸， 也可W使用使用有机酸进行调节。揽拌处理后，移走水体底部沉淀的处于铅饱和状态的憐 灰石，从而完成修复过程。由于生成的含铅憐灰石溶解度极低（< 10 2°)，因此一旦沉淀，矿 物中的铅不会再次溶出。
[0016] 优选地，揽拌速率不低于10巧m。
[0017] 优选地，矿物修复剂的使用量与水体中铅的含量摩尔比不小于2 : 3。
[0018] 具体地，所述的水体包括但不限于工业废水、饮用水或农田用水。
[0019] 有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0020] (1)本发明使用的氣基憐灰石不同于前人研究的基于生物憐灰石或者径基憐灰石 的矿物修复剂，其价格约为主流的径基憐灰石的百分之一，本专利利用市场价低廉的氣基 憐灰石获得了良好的铅吸附效果。
[0021] (2)本发明的矿物修复剂具有价格低，处理速度快，无二次污染的特点。
[0022] (3)对于高浓度的含铅废水，按照W上流程可W在半小时内除去20g/L的游离铅。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明的矿物修复剂制备流程示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面通过具体的实施例详细说明本发明。
[0025] 实施例1矿物修复剂的制备方法。
[0026] 本实施例提供了一种矿物修复剂的制备方法，包括如下步骤：
[0027](1)选矿：选用的氣基憐灰石为常见的自然沉积的或者变质形成的憐灰石矿石， 憐含量不低于30wt% (利用X巧光分析）、结晶度不低于合成的径基憐灰石的70% (利用 拉曼光谱的P-0振动峰的半峰宽鉴定）的氣基憐灰石，所述氣基憐灰石中化：P的摩尔比 为1. 55-1. 78;选用的憐灰石研磨至粒度不低于100目；
[002引 似氣基憐灰石预处理：将研磨后的氣基憐灰石在190°C下加热10小时，得到氣基 憐灰石粉末；
[002引 做混合处理：将步骤似得到的氣基憐灰石粉末与5wt%的高岭± (纯度大于 80wt%，含铁量低于1. 5 % )均匀混合，混合过程中添加0. 05wt%的甲酸（纯度大于90 % )，且加热混合后在无光照环境中静置24小时W上，得到粉末状矿物修复剂。
[0030]实施例2矿物修复剂在水体铅污染修复中的应用。
[003。首先配制4ml硝酸铅溶液（浓度=16560mg/L)加入到10ml离屯、管中，然后加入 盐酸溶液，使水溶液pH在2~7,加入0. 2g实施例1制备的氣基憐灰石修复剂充分反应，反 应后将悬浊液过滤膜后用ICP测定溶液中铅离子浓度。结果如表1所示，表明在水体环境 中抑2-3之间修复效果明显。
[0032] 表1不同抑值下铅修复实验溶液中剩余铅含量
[0033]
[0034] 实施例3矿物修复剂不同加工方式对铅吸附性能的影响。
[0035] 按照实施例1制备矿物修复剂的制备步骤，不同的是，分别删减若干步骤得到不 同加工方式制备的矿物修复剂，然后在抑为3的条件下按照实施例2的步骤处理含铅溶 液，结果如表2所示：
[0036] 表2不同加工方式对铅吸附性能的影响
[0039] 结果表明，不同的加工方式得到的矿物修复剂其吸附效果差别较大。[0040] 实施例4矿物修复剂在高浓度废水处理中的应用。
[0037]
[0038]
[0041] 500化的含铅废水（浓度=0.Olmol/L)倒入废水池，水池参数为：宽2m，长2. 5米， 高1米。加入30公斤的氣基憐灰石修复剂（实施例1制备），机械揽拌速率为lOrpm，水体 环境中抑用盐酸调节为2. 5。反应后用ICP测定溶液中铅离子浓度。表3为随着时间的推 移试验溶液中剩余铅浓度。
[0042] 表3不同时间固铅试验溶液中剩余铅浓度
[0043]
[0044] 从上述结果中可W看出，利用本发明制备的矿物修复剂在处理高浓度废水中的铅 时，半小时左右即可达到几近完全除铅。
【主权项】
1. 一种矿物修复剂，其特征在于，所述矿物修复剂由氟基磷灰石和粘土质混合制备得 至丨J，其中，氟基磷灰石和粘土质的质量比为95 : 5~90 : 10。2. 权利要求1所述的矿物修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 选矿：选择磷含量不低于30wt%、结晶度不低于合成的羟基磷灰石70%的氟基磷 灰石，所述氟基磷灰石中Ca:P的摩尔比为1. 55~1. 78 ; (2) 氟基磷灰石预处理：研磨选好的氟基磷灰石，加热，得到氟基磷灰石粉末； (3) 混合处理：将步骤（2)得到的氟基磷灰石粉末与粘土质均匀混合，混合过程中加 入弱有机酸，加热混合后在无光照环境中静置24h以上，其中，所述粘土质的用量占磷灰 石与粘土质混合物的5~10wt% ;所述弱有机酸的用量占磷灰石与粘土混合物的0. 01~ 0. 05wt% 〇3. 根据权利要求2所述的矿物修复剂的制备方法，其特征在于，步骤（1)中，选用的氟 基磷灰石为常见的自然沉积的或者变质形成的磷灰石矿石，选用的磷灰石研磨至粒度小于 100 目。4. 根据权利要求2所述的矿物修复剂的制备方法，其特征在于，步骤（2)中，所述的加 热的具体步骤为：在180~210°C下加热8~16小时。5. 根据权利要求2所述的矿物修复剂的制备方法，其特征在于，步骤（3)中，所述的粘 土质为高岭土、蒙脱石或坡缕石中的任意一种或几种的混合物；所述的粘土质的粒度小于 200 目。6. 权利要求1所述的矿物修复剂在水体铅污染修复中的应用。7. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于，在应用时，首先对铅污染水体做酸性调 节，使水体的pH值为1~3,然后加入矿物修复剂，搅拌进行修复。8. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于，搅拌速率不低于lOrpm。9. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于，矿物修复剂的使用量与水体中铅的含量 摩尔比不小于2 : 3。10. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的水体为工业废水、饮用水或农田 用水。
【专利摘要】本发明公开了一种矿物修复剂，其由氟基磷灰石和高岭土混合制备得到，其中，氟基磷灰石和高岭土的质量比为95∶5～90∶10。本发明还公开了上述矿物修复剂的制备方法和在水体铅污染修复中的应用。本发明的矿物修复剂具有价格低，处理速度快，无二次污染的特点，对于高浓度的含铅废水，按照以上流程可以在半小时内除去20g/L的水中游离铅。
【IPC分类】C02F1/28, B01J20/30, C02F101/20, B01J20/10
【公开号】CN105289465
【申请号】CN201510897354
【发明人】李 真, 王伏伟, 白彤硕, 陶瑾晋, 张俐, 叶成龙
【申请人】南京农业大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年12月8日