CN108722349A - 磁性水热炭的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁性水热炭，其制备方法是将磁性材料与有机废水在180‑240℃条件下反应8‑12h，分离所得沉淀并烘干，即为所制备的磁性水热炭；所述有机废水中的有机碳与所述磁性材料的质量比为0.15～3.5。本发明还给出利用该磁性水热炭对废水进行高效除铊的方法，投加所述的磁性水热炭与次氯酸盐协同处理含铊废水，对反应完毕后磁性水热炭进行脱附，该磁性水热炭可循环利用，其吸附的铊元素富集至脱附液中。本发明成本低廉，磁性材料除铊负荷达1700mg/g以上，可反复利用磁性水热炭，还能高效去除废水中的铊元素，适用于各种低、中与高浓度含铊废水进行铊的净化。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种水处理多孔材料，具体涉及一种磁性水热炭及其制备方法与应用。本发明的磁性水热炭能够有效去除含铊废水中的铊元素，并可实现铊元素的富集回收。
背景技术
铊是一种稀有分散重金属元素，也是一种剧毒重金属元素，其毒性高于镉、汞、铅等重金属，且具有较强的水热蓄积性，可对人体与生态环境产生极大的威胁。自然环境含铊矿物的风化，以及现代工业活动是主要的铊污染来源。近年来，含铊矿物的大量开采与加工，以及在光学、医药、航天、高能物理、超低温材料和超导材料等行业新技术常需用到铊的化合物，致使铊污染风险大大增加。
目前，除铊技术主要包括氧化沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法与吸附法等。其中，吸附法由于快速高效与操作简便的特点，受到最多的关注与研究。常用的吸附剂采用具有一定除铊效果的纳米二氧化锰、过氧化钛、钛酸盐，氧化铝、木屑、铵树叶等。科技文献“Selective capture of thallium(I)ion from aqueous solutions by amorphoushydrous manganese dioxide”，及“Effective removal of trace thallium fromsurface water by nanosized manganese dioxide enhanced quartz sand filtration”分别描述了采用二氧化锰及改性二氧化锰处理含铊废水的技术方案，其对模拟配水和低浓度地表水虽然有较好效果，但成本较高，材料分离较为困难且循环再生能力较弱。中国专利CN201310572352.X公开了一种非磁性铁基材料并用其处理含铊废水，该方法成本也较高，材料分离操作复杂，回收较为困难，且循环再生能力较弱，不具备铊富集回收功能。其他纳米材料因材料粒径小，固液分离较为困难，限制了纳米除铊吸附材料的广泛应用。
水热炭是一种由含有机物的水溶液在高温下制备的多孔材料，比表面积大，化学稳定性强，类似于活性炭或生物炭，是一种优良的水处理吸附材料。当前已经有多种水热炭材料，如葡萄糖、淀粉、草的粉末等可制备成优良的水热炭。但经实验验证，这些材料需要在强碱性(pH>11)条件才能获得较好的除铊效能，这大大增加了处理成本，并且后续处理步骤复杂。还有，目前大部分的水热炭多采用人工合成的有机废水进行制备，需要耗费一定的化学药剂成本。
发明内容
本发明要解决的现有技术问题：当前废水除铊技术操作流程复杂，运行成本高，除铊效果不稳定，铊吸附负荷不高，难以实现工业应用；再者，现有废水除铊技术不具备铊元素的富集、浓缩与回收功能，使得除铊元素材料成为处理成本更高的危险废物。
针对上述现有废水除铊技术存在的诸多缺陷，通过发明人的大量实验与深入研究，本专利申请提供了一种高效、高负荷、操作简便、原料廉价易得、稳定性强兼具除铊与富集回收铊的技术。
具体而言，本发明给出一种磁性水热炭及其制备方法。这种磁性水热炭采用有机废水和磁性材料为合成物料，所述有机废水选用实际有机废水取代人工合成的有机废水，无需耗费一定的化学药剂成本。为了提高基于实际有机废水合成的水热炭的可分离性，可将其负载于纳米磁性材料中作为磁性除铊复合材料，可极大提升其固液分离能力。
所述磁性水热炭的制备方法，其采用磁性材料与有机废水在180-240℃条件下反应8-12h，分离所得沉淀并烘干，即为所制备的磁性水热炭；所述有机废水中的有机碳与所述磁性材料的质量比为0.15-3.5。
作为所述制备方法的优选实施方式之一，所述磁性材料为铁基磁性材料、钴基磁性材料和镍基磁性材料中的一种或几种。进一步优选地，所述磁性材料选用四氧化三铁，铁酸镍，铁酸钴，以四氧化三铁为主的工业或天然磁性矿渣中的一种或几种。为了制得性能优异的磁性除铊复合材料，对本领域的普通技术人员而言，本发明选用的铁基磁性材料需要经多次研磨以达到适宜的颗粒粒径(细度)，比如，选用反复研磨并过200目筛的铁基磁性材料作为制备磁性水热炭的磁性材料。需要指出的是，本发明所指的磁性材料除铁基磁性材料外，还可进一步包括钴基磁性材料和镍基磁性材料等。本领域普通技术人员在本发明技术方案的教导下，可以非创造性选用钴基磁性材料和/或镍基磁性材料取代铁基磁性材料，并实现本发明所述废水除铊的技术效果。本发明优选铁基磁性材料作为所述磁性材料，主要是考虑了铁基磁性材料廉价易得，降低废水处理的物料成本。
作为所述制备方法的优选实施方式之一，所述有机废水选用印染废水、制革废水、垃圾渗滤液中的一种或几种。本发明采用以实际有机废水为原料制备多孔水热炭，并将其包覆于纳米磁性材料上得以合成吸附性能高效、吸附量极高、固液分离性能优良与可循环再生性强的磁性除铊复合材料。在基于实际有机废水的磁性水热炭合成的技术方案中，磁性水热炭中的碳元素来源于有机废水，所述有机废水中的有机碳浓度为150-3000mg/L。本专利发明人提出使用实际有机废水来合成水热炭材料，代替人工合成的有机废水，避免了化学药剂的消耗，进一步降低了水热炭材料的制造成本。
本发明给出了所述磁性水热炭制备方法的一种优选方案，包括如下步骤：磁性材料经研磨并过筛；将过筛后的磁性材料投入反应釜中，向反应釜中加入有机废水，使有机废水中的有机碳与磁性材料的质量比为0.15-3.5，在180-240℃条件下反应8-12h，冷却后弃掉上清液，经分离、水洗、烘干所得的沉淀，即为所制备的磁性水热炭。
所述磁性水热炭制备方法的进一步优选方案，包括如下步骤：
1)磁性材料的准备：取磁性材料反复研磨并过200目筛，磁性材料可以选用四氧化三铁、铁酸镍、铁酸钴或以四氧化三铁为主的工业或天然磁性矿渣等中的一种或几种；
2)磁性水热炭的制备：将上述磁性材料投入到反应釜中，并加入有机废水，有机废水中的有机碳与磁性材料的质量比为0.15-3.5，然后在180-240℃条件下反应8-12h，冷却后弃掉上清液，水洗所得的沉淀，用磁铁分离并烘干，即为所制备的磁性水热炭。
本发明给出的一种磁性水热炭，其采用本发明所述方法制备。本发明以实际有机废水为水热炭的碳元素来源原料，在180-240℃条件下反应8-12h，使得有机废水中的有机质包覆于磁性材料，制成磁性除铊复合材料，即本发明所述磁性水热炭。采用本发明方法制备的磁性水热炭，具有吸附性能高效、吸附量极高、固液分离性能优良与可循环再生的特性。
再者，本发明还给出了所述磁性水热炭在含铊废水处理方面的应用。所述应用包括但不限于废水除铊的技术应用，以及从废水中富集、浓缩与回收铊元素。所述磁性水热炭为一种多孔吸附材料，其可单独用于含铊废水处理。为了进一步提升除铊效能，可将基于实际有机废水合成的磁性水热炭与其他强氧化剂协同反应除铊，即向含铊废水中投加所述磁性水热炭和氧化剂，磁性水热炭与氧化剂协同除铊。
作为磁性水热炭与其他强氧化剂协同反应除铊的优选方案之一，所述磁性水热炭的投加量为0.10-0.50g/L，所述氧化剂选用次氯酸盐，次氯酸盐的投加量为2-20mmol/L，协同除铊反应时间为5-30min。优选采用价格低廉、氧化除铊效果优异的次氯酸盐，协同磁性水热炭进行高效除铊，以达到吸附材料可磁性分离、反复再生且具有极高铊吸附量的目的。
还有，本发明的磁性水热炭可反复再生利用。优选地，分离除铊后的磁性水热炭，用无机酸脱附后可多次重复利用。为了将吸附铊元素的磁性水热炭从废水中分离，本发明优选采用磁性吸附的方式。磁性吸附方式的实现，选用可吸附磁铁粉末的具有磁性的磁铁，优选为磁铁块或磁铁片，其中用于除铊固液分离的磁铁块为任意具有磁性的磁铁，净化固液分离时间为5-15min。
另外，基于所述含铊废水处理方面的应用(净化方法)，本发明还提供一种铊元素的富集回收方法，对吸附反应完毕的磁性水热炭进行脱附，把磁性水热炭吸附的铊元素富集至脱附液中。
铊元素的富集回收，优选地，采用酸性溶液脱附所述吸附反应完毕的磁性水热炭。这里的酸性溶液为盐酸、硫酸、硝酸与磷酸溶液的一种或几种。为了有效地脱附磁性水热炭吸附的铊元素，所述酸性溶液的摩尔浓度为0.1-1.0mol/L，脱附反应时间5-15min。
作为铊元素富集回收的优选实施方式之一，所述铊元素的富集回收方法，将所述吸附反应完毕的磁性水热炭投入酸性溶液中，进行脱附反应；用磁铁块吸附所述脱附完毕的磁性水热炭，实现磁性水热炭与脱附液的分离。优选地，所述磁性水热炭与脱附液的分离时间为5-15min。
与现有技术相比，本发明所述磁性水热炭的制备方法及其应用至少具有下述的有益效果或优点。
本发明所述磁性水热炭的制备物料主要包括实际的有机废水和磁性材料，在基于实际有机废水的磁性水热炭合成的技术方案中，有机废水与磁性材料的投加配比为使废水中的有机碳总质量与磁性材料的总质量比为0.15-3.5，所述磁性水热炭的制备条件为反应温度180-240℃，反应时间8-12h。有机废水可选用工业、生活废水，比如印染废水、制革废水和垃圾渗滤液等。磁性材料可以为四氧化三铁、铁酸镍、铁酸钴或以四氧化三铁为主的工业或天然磁性矿渣等。另外，将基于实际有机废水合成的磁性水热炭与其他强氧化剂协同反应除铊，可能会显著提升除铊效能。经过对比优选，本专利采用价格低廉、氧化除铊效果优异的次氯酸盐，协同基于磁性水热炭进行高效除铊，以达到吸附材料可磁性分离、反复再生且具有极高铊吸附量的目的。本发明所用物料有机废水、磁性材料、次氯酸盐等，廉价易得，降低了用于废水处理的水热炭合成物料成本，并且所述磁性水热炭制备方法简便易操作。
利用所述磁性水热炭处理含铊废水，即向含铊废水中投加所述磁性水热炭和氧化剂，含铊废水处理操作简便。本发明所述磁性水热炭的吸附量极高，可达1700mg/g以上，为目前所有已见报道文献的最高值。含铊废水处理所用的材料，例如磁性水热炭、磁性材料、磁性吸附用磁铁块等，可反复再生利用，运行成本低，推广性强。
本发明兼具去除和富集回收废水中铊的功能，对实际废水除铊处理与资源回收具有重要的实际应用价值。本发明可适用低(0.1-100μg/L)、中(100-1000μg/L)、高浓度(>1mg/L)含铊废水处理与铊富集回收。采用本发明所述方法可使出水铊含量达到5.0μg/L以下，铊富集回收率达99％以上。
附图说明
图1是本发明实施例1合成的所述磁性水热炭的扫描电镜图。
图2是本发明实施例1合成的所述磁性水热炭的X射线衍射(XRD)图谱。
图3是本发明实施例1合成的所述磁性水热炭的傅里叶红外光谱图。
图4是本发明实施例1合成的所述磁性水热炭的EDS能谱。
以下将结合实施例对本发明做进一步详细阐述。
具体实施方式
实施例1
本实施例合成一种磁性水热炭，采用制革废水(有机碳浓度为360mg/L)为有机炭原料，四氧化三铁为磁性材料。这种磁性水热炭的制备方法，包括如下步骤：
1)磁性材料的准备：取四氧化三铁反复研磨，并过200目筛，得到磁性内核材料。
2)磁性水热炭的制备：将上述磁性内核材料(磁性材料)投入到反应釜中，并加入制革废水，使制革废水中的有机碳与磁性材料的质量比为0.15，然后在180℃条件下反应8h，冷却后弃掉上清液，水洗所得的沉淀用磁铁分离并烘干，即为所制备的磁性水热炭。
图1给出了本实施例合成的所述磁性水热炭的扫描电镜图。如图1所示，这种磁性水热炭为介孔结构材料。图2给出了本实施例合成的所述磁性水热炭的X射线衍射(XRD)图谱。如图2所示，与标准卡片PDF#88-0866的Fe3O4相符合，表明Fe3O4晶体表面的水热炭材料很薄，且可能部分填充于水热炭的孔隙中。图3给出了本实施例合成的所述磁性水热炭的傅里叶红外光谱图。如图3所示，所述磁性水热炭主要的功能基团为3416cm-1的-OH基团，1617cm-1的芳香环C＝C基团，1067cm-1的C＝O与C-O-C基团，以及在588cm-1和456cm-1的Fe-O基团。图4给出了本实施例合成的所述磁性水热炭的EDS能谱。EDS能谱分析表明，C、O、Fe元素的百分比分别为65％、24％与11％。磁性分析表明，该磁性水热炭的磁性强度可达23emu/g，具有较好的磁力，便于进行固液分离或回收利用。以上的表征分析进一步印证了基于实际有机废水和Fe3O4的磁性水热炭制备成功。
采用本实施例所合成的磁性水热炭处理含铊废水。本实施例待处理的含铊废水为模拟废水，铊含量达10.0mg/L。除铊操作方法：向含铊废水中投加所述磁性水热炭和次氯酸盐，磁性水热炭和次氯酸盐协同除铊。优选地，对本实施例而言，所述次氯酸盐选用次氯酸钠。25mL含铊废水中的所述磁性水热炭和次氯酸钠的投加量分别为0.10g/L、2mmol/L，除铊反应时间设定为5min，反应结束后，用磁铁片吸附分离磁性水热炭，排出净化水。除铊后的磁性水热炭使用0.1mol/L的盐酸5mL脱附5min，用磁铁片吸附分离磁性水热炭，排出脱附液。经测定，按照本实施例含铊废水的净化与富集回收方法，出水铊浓度4.8μg/L，富集回收液铊浓度为49.5mg/L，富集回收率为99％。
实施例2
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用有机废水、磁性材料与实施例1相同。本实施例的磁性水热炭制备方法，包括如下步骤：
1)磁性材料的准备：取四氧化三铁反复研磨，并过200目筛，得到磁性内核材料。
2)磁性水热炭的制备：将上述磁性内核材料(磁性材料)投入到反应釜中，并加入制革废水，使制革废水中的有机碳与磁性材料的质量比为0.5，然后在200℃条件下反应10h，冷却后弃掉上清液，水洗所得的沉淀用磁铁分离并烘干，即为所制备的磁性水热炭。
采用本实施例所合成的磁性水热炭处理含铊废水。本实施例待处理的含铊废水与实施例1相同。参照实施例1采用的含铊废水的净化与富集回收处理方法对模拟废水进行处理。25mL含铊废水中的所述磁性水热炭和次氯酸钠的投加量分别为0.50g/L、10mmol/L，除铊反应时间设定为5min，反应结束后，用磁铁片吸附分离磁性水热炭，排出净化水。除铊后的磁性水热炭使用0.1mol/L的硝酸5mL脱附30min，用磁铁片吸附分离磁性水热炭，排出脱附液。经测定，按照本实施例含铊废水的净化与富集回收方法，出水铊浓度2.5μg/L，富集回收液铊浓度为49.7mg/L，富集回收率为99.4％。
实施例3
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用有机废水、磁性材料与实施例1相同。本实施例的磁性水热炭制备方法，包括如下步骤：
1)磁性材料的准备：取四氧化三铁反复研磨，并过200目筛，得到磁性内核材料。
2)磁性水热炭的制备：将上述磁性内核材料(磁性材料)投入到反应釜中，并加入制革废水，使制革废水中的有机碳与磁性材料的质量比为3.5，然后在240℃条件下反应10h，冷却后弃掉上清液，水洗所得的沉淀用磁铁分离并烘干，即为所制备的磁性水热炭。
采用本实施例所合成的磁性水热炭处理含铊废水。本实施例待处理的含铊废水与实施例1相同。参照实施例1采用的含铊废水的净化与富集回收处理方法对模拟废水进行处理。25mL含铊废水中的所述磁性水热炭和次氯酸钠的投加量分别为0.50g/L、20mmol/L，除铊反应时间设定为30min，反应结束后，用磁铁片吸附分离磁性水热炭，排出净化水。除铊后的磁性水热炭使用1.0mol/L的盐酸5mL脱附5min，用磁铁片吸附分离磁性水热炭，排出脱附液。经测定，按照本实施例含铊废水的净化与富集回收方法，出水铊浓度1.5μg/L，富集回收液铊浓度为49.8mg/L，富集回收率为99.6％。
实施例4
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用有机废水与实施例1相同，所采用的磁性材料为工业磁性矿渣(黄铁矿生产硫酸时的工业副产品，主要成分为四氧化三铁)。本实施例的磁性水热炭制备方法，包括如下步骤：
1)磁性材料的准备：取上述工业磁性矿渣反复研磨，并过200目筛，得到磁性内核材料。
2)磁性水热炭的制备：将上述磁性内核材料(磁性材料)投入到反应釜中，并加入制革废水，使制革废水中的有机碳与磁性材料的质量比为0.4，然后在200℃条件下反应10h，冷却后弃掉上清液，水洗所得的沉淀用磁铁分离并烘干，即为所制备的磁性水热炭。
采用本实施例所合成的磁性水热炭处理含铊废水。本实施例待处理的含铊废水与实施例1相同。参照实施例1采用的含铊废水的净化与富集回收处理方法对模拟废水进行处理。25mL含铊废水中的所述磁性水热炭和次氯酸钠的投加量分别为0.30g/L、8mmol/L，除铊反应时间设定为10min，反应结束后，用磁铁片吸附分离磁性水热炭，排出净化水。除铊后的磁性水热炭使用0.1mol/L的硫酸5mL脱附5min，用磁铁片吸附分离磁性水热炭，排出脱附液。经测定，按照本实施例含铊废水的净化与富集回收方法，出水铊浓度2.2μg/L，富集回收液铊浓度为49.5mg/L，富集回收率为99.0％。
实施例5
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用有机废水与实施例1相同，所采用的磁性材料为铁酸镍(黄铁矿生产硫酸时的工业副产品，主要成分为四氧化三铁)。本实施例的磁性水热炭制备方法，包括如下步骤：
1)磁性材料的准备：取上述铁酸镍反复研磨，并过200目筛，得到磁性内核材料。
2)磁性水热炭的制备：将上述磁性内核材料(磁性材料)投入到反应釜中，并加入制革废水，使制革废水中的有机碳与磁性材料的质量比为0.3，然后在210℃条件下反应8h，冷却后弃掉上清液，水洗所得的沉淀用磁铁分离并烘干，即为所制备的磁性水热炭。
采用本实施例所合成的磁性水热炭处理含铊废水。本实施例待处理的含铊废水与实施例1相同。参照实施例1采用的含铊废水的净化与富集回收处理方法对模拟废水进行处理。25mL含铊废水中的所述磁性水热炭和次氯酸钠的投加量分别为0.40g/L、6mmol/L，除铊反应时间设定为5min，反应结束后，用磁铁片吸附分离磁性水热炭，排出净化水。除铊后的磁性水热炭使用0.1mol/L的磷酸5mL脱附5min，用磁铁片吸附分离磁性水热炭，排出脱附液。经测定，按照本实施例含铊废水的净化与富集回收方法，出水铊浓度2.9μg/L，富集回收液铊浓度为49.6mg/L，富集回收率为99.2％。
实施例6
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用磁性材料与实施例1相同，所采用的有机废水为垃圾渗滤液(有机碳浓度为500mg/L)。本实施例的磁性水热炭制备方法，包括如下步骤：
1)磁性材料的准备：取四氧化三铁反复研磨，并过200目筛，得到磁性内核材料。
2)磁性水热炭的制备：将上述磁性内核材料(磁性材料)投入到反应釜中，并加入垃圾渗滤液，使垃圾渗滤液中的有机碳与磁性材料的质量比为0.35，然后在190℃条件下反应10h，冷却后弃掉上清液，水洗所得的沉淀用磁铁分离并烘干，即为所制备的磁性水热炭。
采用本实施例所合成的磁性水热炭处理含铊废水。本实施例待处理的含铊废水与实施例1相同。参照实施例1采用的含铊废水的净化与富集回收处理方法对模拟废水进行处理。25mL含铊废水中的所述磁性水热炭和次氯酸钠的投加量分别为0.35g/L、15mmol/L，除铊反应时间设定为5min，反应结束后，用磁铁片吸附分离磁性水热炭，排出净化水。除铊后的磁性水热炭使用0.2mol/L的盐酸5mL脱附5min，用磁铁片吸附分离磁性水热炭，排出脱附液。经测定，按照本实施例含铊废水的净化与富集回收方法，出水铊浓度2.4μg/L，富集回收液铊浓度为49.7mg/L，富集回收率为99.4％。
实施例7
采用实施例2所制备的磁性水热炭进行不同初始铊浓度(50、150、300、500、600、700、800、1000、1200mg/L)的去除试验，得到的除铊负荷与铊洗脱效率如表1所示。结果表明，铊的吸附量可以达到1778.8mg/g，是目前已知文献报道的最大值；各不同初始浓度铊均能被有效洗脱回收，回收率达95％以上。
表1不同初始铊浓度的除铊效能与磁性水热炭洗脱效能
实施例8
采用实施例4所制备的磁性水热炭进行不同初始铊浓度(50、150、300、500、600、700、800、1000、1200mg/L)的去除试验，得到的除铊负荷与铊洗脱效率如表2所示。结果表明，铊的吸附量可以达到1771mg/g；各不同初始浓度铊均能被有效洗脱回收，回收率达99％以上。
表2不同初始铊浓度的除铊效能与磁性水热炭洗脱效能
实施例9
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用有机废水为印染废水(有机碳浓度为3000mg/L)，磁性材料为四氧化三铁，磁性水热炭的合成方法及除铊技术方案与实施例3相同。本实施例待处理的含铊废水为南方某锌业加工厂未经处理的废水，废水铊含量为6.6mg/L。按照本实施例的含铊废水的净化与富集回收方法，出水铊浓度4.9μg/L，富集回收液铊浓度为6.3mg/L，富集回收率为95.5％。
实施例10
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用有机废水和磁性材料与实施例9相同。这种磁性水热炭的除铊技术方案，以及处理的含铊废水均与实施例9相同。本实施例的磁性水热炭重复利用5次，每次出水铊浓度均在5μg/L以下，富集回收液铊浓度在6.0mg/L以上，富集回收率达90.9％以上。
实施例11
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用有机废水和磁性材料与实施例9相同。这种磁性水热炭的除铊技术方案与实施例2相同，但处理的含铊废水为南方某氧化锌加工厂未经处理的废水，废水铊含量为0.43mg/L。按照本实施例的含铊废水的净化与富集回收方法，出水铊浓度2.7μg/L，富集回收液铊浓度为0.41mg/L，富集回收率为95.3％。
实施例12
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用有机废水和磁性材料与实施例11相同。这种磁性水热炭的除铊技术方案与实施例11相同，不同之处在于磁性水热炭重复利用5次，每次出水铊浓度均在3.0μg/L以下，富集回收液铊浓度在0.40mg/L以上，富集回收率达93.0％以上。
实施例13
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用有机废水和磁性材料与实施例5相同。这种磁性水热炭的除铊技术方案与实施例5相同，含铊废水为南方某锌业加工厂未经处理的废水，废水铊含量为6.6mg/L。按照本实施例的含铊废水的净化与富集回收方法，出水铊浓度4.9μg/L，富集回收液铊浓度为6.3mg/L，富集回收率为95.5％。
实施例14
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用有机废水和磁性材料与实施例13相同。这种磁性水热炭的除铊技术方案与实施例13相同，不同之处在于磁性水热炭重复利用5次，每次出水铊浓度均在4.5μg/L以下，富集回收液铊浓度在6.1mg/L以上，富集回收率达92.4％以上。
实施例15
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用有机废水和磁性材料与实施例6相同。这种磁性水热炭的除铊技术方案与实施例6相同，含铊废水为南方某氧化锌加工厂未经处理的废水，废水铊含量为0.43mg/L。按照本实施例的含铊废水的净化与富集回收方法，出水铊浓度2.3μg/L，富集回收液铊浓度为0.40mg/L，富集回收率为93.0％。
实施例16
本实施例提供的磁性水热炭，其合成物料所用有机废水和磁性材料与实施例15相同。这种磁性水热炭的除铊技术方案以及待处理的含铊废水均与实施例15相同，不同之处在于磁性水热炭重复利用5次，每次出水铊浓度均低于3.0μg/L，富集回收液铊浓度在0.40mg/L左右，富集回收率达93.0％以上。
上面结合实施例对本发明做了进一步的叙述，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (10)
1.磁性水热炭的制备方法，其特征在于，磁性材料与有机废水在180-240℃条件下反应8-12h，分离所得沉淀并烘干，即为所制备的磁性水热炭；所述有机废水中的有机碳与所述磁性材料的质量比为0.15～3.5。
2.根据权利要求1所述磁性水热炭的制备方法，其特征在于，所述磁性材料选用铁基磁性材料、钴基磁性材料和镍基磁性材料中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述磁性水热炭的制备方法，其特征在于，所述磁性材料选用四氧化三铁，铁酸镍，铁酸钴，以四氧化三铁为主的工业或天然磁性矿渣中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述磁性水热炭的制备方法，其特征在于，所述有机废水选用印染废水、制革废水、垃圾渗滤液中的一种或几种，所述有机废水中的有机碳浓度为150-3000mg/L。
5.根据权利要求1所述磁性水热炭的制备方法，其特征在于，磁性材料经研磨并过筛；将过筛后的磁性材料投入反应釜中，向反应釜中加入有机废水，使有机废水中的有机碳与磁性材料的质量比为0.15-3.5，在180-240℃条件下反应8-12h，冷却后弃掉上清液，经分离、水洗、烘干所得的沉淀，即为所制备的磁性水热炭。
6.一种磁性水热炭，其特征在于，采用权利要求1至5中任一项所述的方法制备。
7.权利要求6所述磁性水热炭在含铊废水处理方面的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，向含铊废水中投加所述磁性水热炭和氧化剂，磁性水热炭与氧化剂协同除铊。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述磁性水热炭的投加量为0.10-0.50g/L，所述氧化剂选用次氯酸盐，次氯酸盐的投加量为2-20mmol/L，协同除铊反应时间为5-30min。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，分离除铊后的磁性水热炭，用无机酸脱附后可多次重复利用。
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