含鐵錳廢泥廣泛產(chǎn)生于冶煉和水處理行業(yè),通常作為廢棄物進(jìn)行安全衛(wèi)生填埋。資源化利用含鐵錳廢泥制備吸附劑,不僅能夠節(jié)約處置費(fèi)用和填埋土地,而且能夠應(yīng)用于廢水處理,達(dá)到以廢治廢的目的。本文采用簡(jiǎn)便水熱法,將3種廢泥（赤泥、地下水廠鐵泥和錳泥）轉(zhuǎn)變成磁性吸附劑、聚硫鐵吸附劑和硫錳吸附劑,應(yīng)用于去除水中典型重金屬離子Zn²⁺和水中典型抗生素四環(huán)素,重點(diǎn)研究廢泥中含鐵礦物和雜質(zhì)硅鋁礦物的相變?cè)砼c作用機(jī)制,主要內(nèi)容如下:赤泥是典型含鐵廢棄物,其主要礦物包括鈣鐵榴石,白云母,赤鐵礦和鈣霞石。這里,利用抗壞血酸為還原劑,通過(guò)水熱還原法將赤泥轉(zhuǎn)化為磁性吸附劑。結(jié)果顯示,赤泥中主要含鐵礦物為鈣鐵榴石,其在水熱條件下與抗壞血酸反應(yīng),表面發(fā)生還原溶解行為,進(jìn)而重結(jié)晶生成磁鐵礦和鈣鈦榴石。水熱溫度明顯促進(jìn)了赤泥的溶解,在高溫下產(chǎn)物中磁鐵礦的晶粒尺寸明顯增大。當(dāng)水熱溫度達(dá)到200℃時(shí),制備的磁性吸附劑P-200的飽和磁化強(qiáng)度為4.1 Am²/kg,具有良好的磁響應(yīng),可在水中快速地被磁分離。其對(duì)水中Zn²⁺具有良好的吸附效果,最大吸附量為89.6 m... 

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鐵泥轉(zhuǎn)化為磁性吸附劑的工藝路線

24和（圖2.4（步驟3））[103,104]。2Fe+HA→2Fe+DHA（2-8）Fe+2OH→Fe(OH)（2-9）4Fe(OH)+O+2HO→4Fe(OH)（2-10）Fe(OH)+2Fe(OH)→FeO+4HO（2-11）生成的Fe2+也參與了鈣鈦榴石的結(jié)晶過(guò)程（圖2.4（步驟4））。在沒(méi)有Fe的情況下，釋放出的Ca、Si和Al在形成鈣霞石時(shí)再結(jié)晶（圖2.4（步驟5））[105]。2.2.1.4樣品SEM分析赤泥和制備的吸附劑形貌如圖2-5所示。赤泥為無(wú)定形團(tuán)聚體，表面有小顆粒（圖2.5A）。P-120的形態(tài)與赤泥相似（圖2.5B）。當(dāng)溫度達(dá)到200℃時(shí)，P-200表現(xiàn)出0.2-2μm的細(xì)小顆粒（圖2.5C），這與赤泥中白云母和鈣鐵榴石的溶解有關(guān)。而當(dāng)溫度升至270℃出現(xiàn)了新的大小為1-4μm的八面體屬于反尖晶石Fe3O4[106]，說(shuō)明高溫促進(jìn)了磁鐵礦的晶體生長(zhǎng)。圖2.5(A)赤泥、(B)P-120、(C)P-200、(D)P-270的SEM圖像Fig.2.5Scanningelectronmicroscopy(SEM)imagesof(A)redmud,(B)P-120,(C)P-200,and(D)P-270

37了，出現(xiàn)屬于方鈉石（圖3.1SP240）直徑為2μm的球形顆粒（圖3.3D）。圖3.3（A）污泥，（B）SP80，（C）SP160和（D）SP240的掃描電鏡圖像Fig.3.3SEMpicturesof(A)thesludge,(B)SP80,(C)SP160and(D)SP240利用X射線光電子能譜儀（XPS）對(duì)污泥和SPs中S和Fe進(jìn)行了分析。由于污泥中不存在S，在污泥的XPS譜圖中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的S2p3/2峰。投加Na2S·9H2O后，在SP80樣品XPS譜圖中可觀察到結(jié)合能為160.5eV、161.7eV、163.5eV和167.8eV的峰，分別對(duì)應(yīng)erdite中(FeS2)nn-鏈中的S，S2-，聚硫化物和SO42-。分析SP160樣品譜圖發(fā)現(xiàn)erdite結(jié)構(gòu)中S的峰增強(qiáng)，這與SP160中erdite的結(jié)晶良好一致（圖3.1SP160和圖3.3C）。然而，由于在SP240中沒(méi)有erdite，它在SP240中消失（圖3.1SP240）。在Fe2p譜圖（圖3.4B）中，污泥XPS譜圖出現(xiàn)屬于水鐵礦Fe-O結(jié)構(gòu)中Fe3+的峰，其結(jié)合能為710.5eV，而經(jīng)過(guò)水熱處理后，在SP80中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)結(jié)合能為707.8eV的弱峰，與(FeS2)nn-聚合鏈結(jié)構(gòu)中的Fe相對(duì)應(yīng)。erdite結(jié)構(gòu)中鐵的峰在SP160樣品XPS譜圖中較為明顯，而在SP240中消失。這種現(xiàn)象與水鐵礦在160℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閑rdite，在240℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦是一致的。

【參考文獻(xiàn)】：
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