CN108439361A - 一种球状纳米磷酸铁的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球状纳米磷酸铁的制备方法。本发明向有机废水中加入磷源溶液混合均匀，调节pH至2～5，按比例加入二价铁盐，待完全溶解后按比例加入氧化剂，反应10～150min后离心，上清液为降解后的废水，滤渣烘干后得到纳米磷酸铁，其平均粒径为20‑90nm。本发明可同时实现有机废水的降解和铁资源的回收，降低了废水处理成本，同时提高了铁资源的附加值，具有环保和经济双重效益。

Description

一种球状纳米磷酸铁的制备方法
技术领域
本发明属于废水处理处置技术领域，特别涉及一种球状纳米磷酸铁的制备方法。
背景技术
磷酸铁作为电池正极材料磷酸铁锂的一种前驱体，优势明显，用量持续增加。目前合成磷酸铁的方法主要有溶胶凝胶法、共沉淀法、机械化学活化法等。传统电池级磷酸铁制备方法，是将Fe2+氧化后或直接用Fe3+溶液和磷酸盐混合，调节溶液的pH，生成沉淀得到磷酸铁产品。但是这些制备方法，合成的一次颗粒较大，振实密度低、形状不规则。因为空间阻力过大，一次颗粒微观上也不具备足够的微孔和通道，在对磷酸铁进行碳包覆上及锂离子渗透、镶嵌上很难实现或效果不理想，不能满足电性能参数要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其磷酸铁平均粒径为20-90nm。
本发明方法具体是：向有机废水中加入磷源溶液混合均匀，调节pH至2～5后加入二价铁盐；待完全溶解后再加入氧化剂，反应10～150min后离心，上清液为降解后的废水，滤渣烘干后得到球状纳米磷酸铁。
所述的有机废水包括印染、造纸、化工、制药、食品等行业产生的有机废水，有机废水COD浓度为500-10000mg/L。
所述的磷源为磷酸溶液、磷酸盐溶液或磷酸与磷酸盐混合溶液。
所述的二价铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁，其添加量为铁离子与磷摩尔比为1:1～1:2。
所述的氧化剂为过一硫酸盐及过二硫酸盐，其添加量为氧化剂与COD质量比为1:1～4:1。
本发明有机废水氧化降解过程中二价铁以一定的速率自发缓慢地转化为三价铁，可作为制备磷酸铁的铁源。反应过程中的磷酸盐起到磷源和催化剂的作用，氧化反应生成的三价铁在磷酸盐的催化作用下促使反应不断朝正方向进行，缓慢地生成纳米磷酸铁，避免了传统合成磷酸铁过程中磷酸铁的团聚和粒度的增大。磷酸铁振实密度低可通过改变其外形和粒度来改善，球形或类球形的磷酸铁能大幅度提高其振实密度，提高电容量。目前球形磷酸铁的制备大都是反应一次性成形，或后续再用球磨机碾磨，所制产品形状不规则、性能不稳定。本发明可制备平均粒径为20-90nm的磷酸铁，同时实现有机废水的降解和铁资源的回收，降低了废水处理成本，同时提高了铁资源的附加值，具有环保和经济双重效益。
附图说明
图1为实施例1纳米磷酸铁的XRD图。
图2为实施例1纳米磷酸铁的SEM图。
图3为实施例2纳米磷酸铁的XRD图。
图4为实施例2纳米磷酸铁的SEM图。
具体实施方式
本发明结合以下实例作进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
实施例1：
一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于主要包括如下步骤：向COD浓度为500mg/L的酸性品红染料废水中加入磷酸溶液混合均匀，调节pH至2，按铁离子与磷摩尔比等于1:2比例加入氯化亚铁，待完全溶解后按氧化剂与COD质量比等于4:1比例加入过硫酸钠，反应10min后离心，上清液为降解后的废水，滤渣烘干后得到球状纳米磷酸铁，其平均粒径为20nm。纳米磷酸铁的XRD和SEM见图1和图2。
实施例2：
一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于主要包括如下步骤：向COD浓度为10000mg/L的二氯丁二烯化工废水中加入磷酸氢二铵溶液混合均匀，调节pH至3，按铁离子与磷摩尔比等于1:1比例加入硫酸亚铁，待完全溶解后按氧化剂与COD质量比等于1:1比例加入过硫酸钾，反应150min后离心，上清液为降解后的废水，滤渣烘干后得到球状纳米磷酸铁，其平均粒径为90nm。纳米磷酸铁的XRD和SEM见图3和图4。
实施例3：
一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于主要包括如下步骤：向COD浓度为700mg/L的萘普生医药废水中加入磷酸二氢钠溶液混合均匀，调节pH至4，按铁离子与磷摩尔比等于1:1.5比例加入氯化亚铁，待完全溶解后按氧化剂与COD质量比等于2:1比例加入过二硫酸钾，反应30min后离心，上清液为降解后的废水，滤渣烘干后得到球状纳米磷酸铁，其平均粒径为40nm。
实施例4：
一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于主要包括如下步骤：向COD浓度为5000mg/L的豆制品废水中加入磷酸二氢钾溶液混合均匀，调节pH至5，按铁离子与磷摩尔比等于1:1.7比例加入硫酸亚铁，待完全溶解后按氧化剂与COD质量比等于3:1比例加入过二硫酸钠，反应60min后离心，上清液为降解后的废水，滤渣烘干后得到球状纳米磷酸铁，其平均粒径为50nm。
实施例5：
一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于主要包括如下步骤：向COD浓度为8000mg/L的油脂化工废水中加入磷酸和磷酸氢二铵溶液混合均匀，调节pH至2，按铁离子与磷摩尔比等于1:1比例加入硫酸亚铁，待完全溶解后按氧化剂与COD质量比等于2:1比例加入过二硫酸钾，反应90min后离心，上清液为降解后的废水，滤渣烘干后得到球状纳米磷酸铁，其平均粒径为30nm。
实施例6：
一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于主要包括如下步骤：向COD浓度为3000mg/L的石油化工废水中加入磷酸和磷酸二氢钠溶液混合均匀，调节pH至3，按铁离子与磷摩尔比等于1:1.1比例加入氯化亚铁，待完全溶解后按氧化剂与COD质量比等于1.2:1比例加入过硫酸钠，反应100min后离心，上清液为降解后的废水，滤渣烘干后得到球状纳米磷酸铁，其平均粒径为80nm。
实施例7：
一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于主要包括如下步骤：向COD浓度为7000mg/L的造纸废水中加入磷酸混合均匀，调节pH至4，按铁离子与磷摩尔比等于1:1.4比例加入氯化亚铁，待完全溶解后按氧化剂与COD质量比等于2.1:1比例加入过二硫酸钾，反应120min后离心，上清液为降解后的废水，滤渣烘干后得到球状纳米磷酸铁，其平均粒径为60nm。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于向有机废水中加入磷源溶液混合均匀，调节pH至2～5后加入二价铁盐；待完全溶解后再加入氧化剂，反应10～150min后离心，上清液为降解后的废水，滤渣烘干后得到球状纳米磷酸铁。
2.如权利要求1所述的一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于所述的有机废水包括印染、造纸、化工、制药、食品等行业产生的有机废水，有机废水COD浓度为500-10000mg/L。
3.如权利要求1所述的一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于所述的磷源为磷酸溶液、磷酸盐溶液或磷酸与磷酸盐混合溶液。
4.如权利要求1所述的一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于所述的二价铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁，其添加量为铁离子与磷摩尔比为1:1～1:2。
5.如权利要求1所述的一种球状纳米磷酸铁的制备方法，其特征在于所述的氧化剂为过一硫酸盐及过二硫酸盐，其添加量为氧化剂与COD质量比为1:1～4:1。
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