一種緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑的制備方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明為一種無機緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑的制備方法及其應用，涉及土壤與水環(huán)境修復技術領域。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的飲用水處理方法對于難降解有機污染物并沒有行之有效的方法。而隨著水資源污染的加劇，需要處理的污染物種類越來越多，這就需要尋找一種能夠去除多種污染物，尤其是有機污染物的方法，同時又不能影響飲用水的水質。
[0003]已有研究將高鐵酸鹽用于水處理領域，如利用高鐵酸鹽去除水中重金屬和氨氮或者一些芳香類的化合物，其共同特點是利用高鐵酸根的強氧化性，高鐵酸鹽將水中的污染物氧化的同時自身被還原成鐵離子或鐵的氫氧化物，由于這些還原產物都有很好的絮凝作用，因此又可作為后續(xù)處理的混凝劑，增強混凝效果，進一步提高出水質量。已有研究顯示，在一定的條件(適當?shù)膒H和濃度)下，高鐵酸鹽對水中的雙酚A或者苯胺等有機物有較好的去除作用。
[0004]但高鐵酸鹽常溫下不穩(wěn)定、易分解，不便于儲存和運輸；某些情況下高鐵酸鹽在水中反應速率過快，其分解產物能催化分解高鐵酸鹽；這導致一部分高鐵酸鹽的無效損失，造成浪費，降低水處理效果，增加了飲用水的處理成本。因此，制備一種高效率的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑是研究的新方向。

【發(fā)明內容】

[0005]一種緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑的制備方法，其特征在于具有如下的過程和步驟:
(a)稱取二價金屬鹽即鈣、鎂的氯鹽、硝酸鹽、碳酸鹽中的任一種、三價金屬鹽即鐵、鋁的氯鹽、硝酸鹽中的任一種、高鐵酸鉀以及適量氫氧化鈉；所述的二價金屬鹽、三價金屬鹽、高鐵酸鉀的摩爾比為(1-5):1:(1-4);
(b)將二價和三價金屬鹽混合溶于無二氧化碳去離子水中，得到溶液A;將高鐵酸鉀固體溶于另一份無二氧化碳去離子水中；并加入氫氧化鈉以維持一定pH值，得到溶液B ;
(c)將上述兩份溶液分別使用連續(xù)進樣器即恒壓分液漏斗或噴頭；同時緩慢注入反應容器。在上述過程中，控制兩者的流速，將pH值維持在10-13的范圍內，并持續(xù)攪拌混合液；pH值范圍為10-13，攪拌時間為2-5小時；
(d)在上述反應后的溶液中，加入羥丙基甲基纖維素，投加量為原料重量的0.5°/『5%，使產物凝結成球形顆粒析出；
(e)將產物用去離子水洗滌，并冷凍干燥，得到緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑本發(fā)明的優(yōu)點:
(1)所制得的新型藥劑解決了傳統(tǒng)藥劑不便運輸和儲存、反應過程中不穩(wěn)定、易自降解等缺點，可促進傳統(tǒng)藥劑高鐵酸鹽在水處理領域中的推廣。
[0006](2)該新型藥劑制備過程簡單，且無二次污染產生，經實驗室實際應用發(fā)現(xiàn)其對有機物的降解效果高于傳統(tǒng)藥劑，并且層狀金屬化合物對高鐵酸鹽的緩釋作用并沒有抑制藥劑對水中污染物的降解速度。
[0007]本發(fā)明的機理:
(1)利用形成的層狀雙金屬化合物材料的結構特性，即層板帶有正電荷、層間插有陰離子，使高鐵酸根以插層的形式入層狀雙金屬化合物中。在使用中，高鐵酸根離子在水溶液中逐漸溶出，參與反應，將污染物逐步氧化，以此實現(xiàn)高鐵酸根的緩釋，極大地降低其自身的降解速率。
[0008](2)利用層狀雙金屬化合物所具有的多羥基結構。已有的研究顯示，為高鐵酸根提供堿性的環(huán)境，對高鐵酸根起到保護作用，從而增強高鐵酸根的穩(wěn)定性，便于使用時的運輸和儲存。
[0009](3)利用造粒劑投加量的不同，人為調控緩釋型高鐵酸鉀固體氧化劑的顆粒形狀大小。更大的顆粒尺寸具有更好的緩釋效果。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實施例1產物的XRD表征圖譜。
[0011]圖2為本發(fā)明實施例1中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑對雙酚A去除能力實驗圖。
[0012]圖3為本發(fā)明實施例1中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑對腐殖酸去除能力實驗圖。
[0013]圖4為本發(fā)明實施例2中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑對苯酚去除能力實驗圖。
[0014]圖5為本發(fā)明涉及的高鐵酸鹽固體氧化緩釋劑結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0016]實施例1
本發(fā)明實施例中，一種緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑的制備方法，具體步驟如下:
(1)按照Ca:A1:Fe摩爾比1:1:1稱取二水氯化鈣、六水氯化鋁、高鐵酸鉀固體以及適量氫氧化鈉。
[0017](2)將二水氯化鈣、六水氯化鋁混合溶于無二氧化碳去離子水中，得到溶液A ;將高鐵酸鉀固體及適量氫氧化鈉溶于另一份無二氧化碳去離子水中，維持pH值在12得到溶液Bo
[0018](3)將上述兩份溶液分別加入兩個連續(xù)進樣栗中，通過噴頭同時注入反應容器。在上述過程中，控制兩者的流速，使反應容器中的混合液pH值維持在13，并持續(xù)攪拌，反應3.5 ho
[0019](4)在上述反應后的溶液中，加入羥丙基甲基纖維素，投加量為原材料重量的5%，使產物凝結成直徑1厘米左右的球形顆粒析出。
[0020](5)將產物用去離子水洗滌，并冷凍干燥，得到緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑。
[0021]將實施例1中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑進行試驗，試驗結果如下: 試驗1
以雙酚A為目標污染物，在濃度為50mg/L的條件下，用實施例1中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑對水體進行處理。測得在120 min內可去除95.4%的雙酚A，并在接下來的2小時內仍然具有去除能力。而在相同的劑量(以Fe計)下，普通高鐵酸鉀只能去除63.7%的雙酚A。
[0022]試驗2
以腐殖酸為目標污染物，在濃度為50mg/L的條件下，用實施例1中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑對水體進行處理。測得在120 min內可去除98.3%的腐殖酸，并在接下來的2小時內仍然具有去除能力。在相同的劑量(以Fe計)下，普通高鐵酸鉀只能去除59.4%的腐植酸。
[0023]實施例2
本發(fā)明實施例中，一種緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑的制備方法，具體步驟如下:
(1)按照Ca:A1:Fe摩爾比3:1:2稱取二水氯化鈣、六水氯化鋁、高鐵酸鉀固體以及適量氫氧化鈉。
[0024](2)將二水氯化鈣、六水氯化鋁混合溶于無二氧化碳去離子水中，得到溶液A ;將高鐵酸鉀固體及適量氫氧化鈉溶于另一份無二氧化碳去離子水中，維持pH值在12得到溶液Bo
[0025](3)將上述兩份溶液分別加入兩個連續(xù)進樣栗中，通過噴頭同時注入反應容器。在上述過程中，控制兩者的流速，使反應容器中的混合液pH值維持在13，并持續(xù)攪拌，反應3.5 ho
[0026](4)在上述反應后的溶液中，加入羥丙基甲基纖維素，投加量為原材料重量的3%，使產物凝結成直徑0.8厘米左右的球形顆粒析出。
[0027](5)將產物用去離子水洗滌，并冷凍干燥，得到緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑。
[0028]將實施例2中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑進行試驗，試驗結果如下:
試驗3
以苯酚為目標污染物，在濃度為50mg/L的條件下，用實施例2中的緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑對水體進行處理。測得在45 min內有效去除74%的苯酚，并在120 min時達到最佳去除效果，可去除95%以上的苯酚。而在相同的劑量(以Fe計)下，純高鐵酸鉀只能去除40%的苯酚。
[0029]實施例3
本發(fā)明實施例中，一種緩釋型高鐵酸鹽固體氧化劑的制備方法，具體步驟如下:
(1)按照Mg:A1:Fe摩爾比3:2:2稱取六水氯化鎂、六水氯化鋁、高鐵酸鉀固