选择性去除冶炼污酸中二价汞的磁性吸附剂及其制备方法

本发明涉及一种选择性去除冶炼污酸中二价汞的磁性吸附剂及其制备方法，属于冶炼污酸中二价汞去除。

背景技术：

1、汞俗称“水银”，属于有毒物质。目前，每年有两千吨不可降解的金属汞被排放到大自然中，对自然环境造成了较大的污染。有色金属冶炼行业是汞排放量较大的行业，有色金属冶炼过程产生的污酸中通常含有高浓度的二价汞。因此，控制冶炼污酸中二价汞的排放对于解决汞污染问题具有十分重要的意义。

2、化学沉淀法是目前广泛采用的通过将酸碱度调整为中性后去除冶炼污酸中重金属的方法，这种方法虽然有较好的去除汞的效果，但过程中会产生大量的有害污泥。由于汞及其化合物具有高毒性、亚稳定性和挥发性，汞的存在会严重影响这些有害污泥的进一步开发，同时也影响了污泥中金属资源的回收。因此，在进行化学沉淀之前亟需先将二价汞从冶炼污酸中去除。吸附法是一种具有实际应用前景的去除冶炼污酸中二价汞的方法，其核心在于开发出适用于冶炼污酸体系的高效吸附剂。然而，传统的吸附剂不仅在强酸性条件下去除二价汞的能力较差，而且在其它金属离子存在时对二价汞去除的选择性也较差。与此同时，去除二价汞后的吸附剂很难从冶炼污酸中分离出来，难以实现含汞吸附剂的安全处置。为此，开发出了一种具有优异选择性去除二价汞性能的磁性吸附剂尤其重要。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种选择性去除冶炼污酸中二价汞的磁性吸附剂的制备方法，通过将硫化铜负载在铁钛尖晶石上，经煅烧制备得到铁钛尖晶石负载硫化亚铜(cu2-xs/fe-ti尖晶石)吸附剂，使用该吸附剂来去除冶炼污酸中的二价汞，以解决传统吸附剂在强酸性条件下去除二价汞能力差、选择性差以及含汞吸附剂难以安全处置等问题。

2、为了解决上述问题，本发明首先提供了一种选择性去除冶炼污酸中二价汞的磁性吸附剂的制备方法，所述方法是将铁钛尖晶石浸入到铜源溶液中，并向溶液中通入硫化氢气体，然后固液分离、煅烧，得到cu2-xs/fe-ti尖晶石吸附剂。

3、在本发明的一种实施方式中，所述方法具体包括如下步骤：

4、(1)将铁钛尖晶石与铜源溶液进行混合，得到混合溶液，其中，混合溶液中铁钛尖晶石与铜源的质量比为2:1～10:1；

5、(2)向步骤(1)获得的混合溶液中通入硫化氢气体，然后进行固液分离，将固液分离得到的固体进行洗涤、干燥，得到cus/fe-ti尖晶石；

6、(3)将步骤(2)获得的cus/fe-ti尖晶石置于反应器中，在氮气保护下，在300℃条件下煅烧1～2h，得到cu2-xs/fe-ti尖晶石吸附剂。

7、在本发明的一种实施方式中，所述铁钛尖晶石的制备方法为，将铁源和钛源加入到沉淀剂中，搅拌反应3h，收集固体，洗涤、干燥，再于500℃下煅烧3h，得到铁钛尖晶石(fe-ti尖晶石)。

8、在本发明的一种实施方式中，所述铁源包括硫酸亚铁和/或氯化铁，所述钛源包括硫酸钛和/或四氯化钛，所述沉淀剂包括氨水。

9、在本发明的一种实施方式中，所述铁源和钛源的物质的量之比为1:1～4:1，所述沉淀剂和铁源的物质的量之比为2:1～4:1。

10、在本发明的一种实施方式中，铜源包括硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、磷酸铜、碳酸铜和乙酸铜中的任意一种。

11、在本发明的一种实施方式中，铜源中铜相对铁钛尖晶石的质量分数为10wt％～30wt％，优选20wt％。

12、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述干燥是在真空条件下，在40～60℃的温度条件下干燥12～20h。

13、在本发明的一种实施方式中，在步骤(2)中，通入的硫化氢气体的浓度为1～5％，氮气作为载气，通入流速为0.5～2l/min，通入时间为1～2h。

14、在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中的反应器包括固定床反应器。

15、在本发明的一种实施方式中，将制备得到的cu2-xs/fe-ti尖晶石吸附剂密封保存。

16、本发明的第二个目的是提供上述制备方法制备得到的cu2-xs/fe-ti尖晶石吸附剂。

17、本发明的第三个目的提供了上述cu2-xs/fe-ti尖晶石吸附剂在冶炼污酸中二价汞去除领域的应用，其中二价汞主要为氯化汞。

18、在本发明的一种实施方式中，所述应用中，cu2-xs/fe-ti尖晶石吸附剂相对冶炼污酸的添加量为0.4～0.8g/l。

19、在本发明的一种实施方式中，所述应用中，所述冶炼污酸的ph值范围为1～2，优选ph为2。

20、本发明的有益效果

21、(1)采用本发明制备得到的cu2-xs/fe-ti尖晶石在强酸性条件下具有优异的去除二价汞的能力，对污酸中二价汞的去除效率可达到70％以上；

22、(2)本发明制备得到的cu2-xs/fe-ti尖晶石对二价汞的去除具有优异的选择性，基本不受冶炼污酸中其它金属离子的干扰，在有其他金属离子存在的污酸溶液中，本发明的吸附剂对二价汞的去除效率仍然能够达到70％。

23、(3)本发明制备得到的cu2-xs/fe-ti尖晶石吸附剂具有良好的磁性，能够通过外加磁场从冶炼污酸分离出来，便于含汞吸附剂的安全处置。

技术特征：

1.一种选择性去除冶炼污酸中二价汞的磁性吸附剂的制备方法，其特征在于，将铁钛尖晶石浸入铜源溶液中，再向溶液中通入硫化氢气体，然后固液分离，将得到的固体进行洗涤、干燥、煅烧，得到cu2-xs/fe-ti尖晶石吸附剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁钛尖晶石与铜源的质量比为2:1～10:1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铜源包括硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、磷酸铜、碳酸铜和乙酸铜中的任意一种，所述铜源中铜相对铁钛尖晶石的质量分数为10～30wt％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁钛尖晶石的制备方法为，将铁源和钛源加入到沉淀剂中，搅拌反应3h，收集固体，洗涤、干燥，再于500℃下煅烧3h，得到铁钛尖晶石。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述铁源包括硫酸亚铁和/或氯化铁，所述钛源包括硫酸钛和/或四氯化钛，所述沉淀剂包括氨水。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述铁源和钛源的物质的量之比为1:1～4:1，所述沉淀剂和铁源的物质的量之比为2:1～4:1。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通入的硫化氢气体的浓度为1～5％，载气为氮气，气体的流速为0.5～2l/min，通入时间为1～2h。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥是在真空条件下，在40～60℃的温度条件下干燥12～20h，所述煅烧是在氮气保护下，在300℃条件下煅烧1～2h。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的制备方法制备得到的cu2-xs/fe-ti尖晶石吸附剂。

10.权利要求9所述的cu2-xs/fe-ti尖晶石吸附剂在冶炼污酸中二价汞去除领域的应用。

技术总结
本发明公开了一种选择性去除冶炼污酸中二价汞的磁性吸附剂的制备方法，属于冶炼污酸中二价汞去除技术领域。本发明所述吸附剂是通过向铁钛尖晶石(Fe‑Ti尖晶石)和硫酸铜混合溶液中通入硫化氢气体将硫化铜(CuS)负载在Fe‑Ti尖晶石上，再经氮气保护下煅烧形成的。本发明通过氮气保护下煅烧的手段显著提高了CuS/Fe‑Ti尖晶石去除二价汞的能力；与此同时，吸附剂对二价汞的去除具有优异的选择性；此外，吸附剂具有超顺磁性，易通过外加磁场从冶炼污酸中分离出来，便于含汞吸附剂的安全处置。

技术研发人员：杨士建,梅剑,周嘉駉,王韦程,常帅
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16