富自由基无机净水剂的制备方法

本发明涉及材料合成与水处理，特别是涉及一种富自由基无机净水剂的制备方法。

背景技术：

1、水资源是地球生态系统的关键组成部分，清洁的水体是维持水生生物多样性和生态平衡的必要条件，也是人类社会可持续发展的基础资源，对于保障公众健康、促进农业生产、支撑工业发展以及维护社会稳定具有不可替代的作用。

2、目前，水体净化是保护水资源、维护生态平衡的重要手段，而高效净水剂的开发研究，则是实现水体净化的关键技术之一。其中，芬顿法是高效净化污水关键技术之一，其核心是利用净水剂在水体中反应生成具有强氧化性的羟基自由基，将污水中的难溶有毒金属元素(如as3+)氧化为容易沉淀析出的高价态(as5+)，或将水体中各种有机物氧化成无机态并快速降解。例如，现有技术中提出了一种聚合硫酸亚铁、双氧水高效芬顿除磷装置以及处理工艺，该工艺用质量比为1：1的双氧水和硫酸亚铁制成芬顿试剂，向废水中添加芬顿试剂，使其快速与污水进行反应，达到净水的目的。但是该方法必须外加双氧水作为羟基自由基的生成源，制备成本较高。另外，现有技术中还提出了一种聚合硫酸铝铁净水剂的制备方法，该方法以硫铁矿烧渣、硅藻土、硫酸、废铁屑和硝酸铝为原料，加入反应釜中，经过破碎，加压，升温至250～350℃，搅拌1～3小时，降温至60～90℃用水浸出,过滤获得浸出液，将废铁屑加入浸出液,加热至70～100℃，搅拌3～6小时，降温冷却，析出硫酸亚铁晶体，将硫酸亚铁晶体加入硫酸中，再加入硝酸铝，通入空气进行氧化，经水解、聚合反应制得所述聚合硫酸铝铁净水剂；该净水材料吸附力较强，净水速度快，但制备过程中必须使用硫酸等对人体和环境有危害的试剂，且合成过程需要特定反应设备，成本较高。现有技术中还提出了一种用钢渣和水渣制备聚硅硫酸铁净水剂的方法，该方法用钢渣和水渣按照比例混匀，向其加入10％的浓硫酸，温度控制在100-140℃，过滤得到滤液和滤渣，将滤液降温至40℃，再加入35％naoh溶液调节ph，再加入h2o2溶液经过碱洗、搅拌制得聚硅硫酸铁净水剂。该净水剂操作条件较为苛刻，需要反复调控ph，操作过程中使用硫酸和氢氧化钠等强酸强碱，对环境具有一定的危害作用，且制备工艺较为复杂，不宜大规模推广使用。

3、综上所述，现有的净水剂制备过程需要外加双氧水、硫酸等对环境和人体具有一定危害的试剂，且制备工艺较为复杂严苛，制备成本较高。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种制备工艺较为简单且能够节约制备成本的富自由基无机净水剂的制备方法。

2、一种富自由基无机净水剂的制备方法，所述方法包括：

3、将质量分数50％的氧化铁、质量分数35％的氧化铝、质量分数9～13％的氧化钙以及质量分数2～6％的二氧化硅粉末置于球磨机中混合均匀，得到混合粉末；

4、将所述混合粉末填入铂金坩埚，放入高频感应炉中，在惰性或氧化气氛下加热至所述混合粉末完全熔化并保温5～8分钟后冷却，得到氧化物熔锭；

5、将所述氧化物熔锭进行破碎处理，并将破碎处理后的氧化物熔锭放入球磨机进行球磨处理，得到富自由基无机净水剂。

6、在其中一个实施例中，所述氧化铁、氧化铝、氧化钙以及二氧化硅粉末均为分析纯试剂；

7、所述将质量分数50％的氧化铁、质量分数35％的氧化铝、质量分数9～13％的氧化钙以及质量分数2～6％的二氧化硅粉末置于球磨机中混合均匀，得到混合粉末，包括：

8、将质量分数50％的氧化铁分析纯试剂、质量分数35％的氧化铝分析纯试剂、质量分数9～13％的氧化钙分析纯试剂以及质量分数2～6％的二氧化硅粉末分析纯试剂置于球磨机中混合均匀，得到所述混合粉末。

9、在其中一个实施例中，所述将质量分数50％的氧化铁、质量分数35％的氧化铝、质量分数9～13％的氧化钙以及质量分数2～6％的二氧化硅粉末置于球磨机中混合均匀，得到混合粉末，还包括：

10、将所述质量分数50％的氧化铁分析纯试剂、质量分数35％的氧化铝分析纯试剂、质量分数9～13％的氧化钙分析纯试剂以及质量分数2～6％的二氧化硅粉末分析纯试剂置于滚筒球磨机中，以40～120r/min转速球磨30～60分钟混合均匀，得到所述混合粉末。

11、在其中一个实施例中，所述将所述混合粉末填入铂金坩埚，放入高频感应炉中，在惰性或氧化气氛下加热至所述混合粉末完全熔化并保温5～8分钟后冷却，得到氧化物熔锭，包括：

12、将所述混合粉末填入铂金坩埚，放入电流频率为50～200hz的高频感应炉中，在惰性或氧化气氛下加热至所述混合粉末完全熔化并保温5～8分钟后冷却，得到所述氧化物熔锭。

13、在其中一个实施例中，所述将所述混合粉末填入铂金坩埚，放入高频感应炉中，在惰性或氧化气氛下加热至所述混合粉末完全熔化并保温5～8分钟后冷却，得到氧化物熔锭，还包括：

14、将所述混合粉末填入铂金坩埚，放入电流频率为50～200hz的高频感应炉中，在高纯氩气环境的惰性气氛中加热至所述混合粉末完全熔化并保温5～8分钟后冷却，得到所述氧化物熔锭。

15、在其中一个实施例中，所述将所述混合粉末填入铂金坩埚，放入高频感应炉中，在惰性或氧化气氛下加热至所述混合粉末完全熔化并保温5～8分钟后冷却，得到氧化物熔锭，还包括：

16、将所述混合粉末填入铂金坩埚，放入电流频率为50～200hz的高频感应炉中，在氧气体积分数为21～100％的氧化气氛中加热至所述混合粉末完全熔化并保温5～8分钟后冷却，得到所述氧化物熔锭。

17、在其中一个实施例中，所述将所述混合粉末填入铂金坩埚，放入高频感应炉中，在惰性或氧化气氛下加热至所述混合粉末完全熔化并保温5～8分钟后冷却，得到氧化物熔锭，还包括：

18、将所述混合粉末填入铂金坩埚，放入电流频率为50～200hz的高频感应炉中，在高纯氩气环境的惰性气氛或者氧气体积分数为21～100％的氧化气氛中加热至所述混合粉末熔化为液相占比不低于40％的混合物，并将所述混合物保温5～8分钟后冷却，得到所述氧化物熔锭。

19、在其中一个实施例中，所述将所述氧化物熔锭进行破碎处理，并将破碎处理后的氧化物熔锭放入球磨机进行球磨处理，得到富自由基无机净水剂，包括：

20、将所述氧化物熔锭进行破碎处理，得到粒径不超过0.85mm的破碎处理后的氧化物熔锭。

21、在其中一个实施例中，所述将所述氧化物熔锭进行破碎处理，并将破碎处理后的氧化物熔锭放入球磨机进行球磨处理，得到富自由基无机净水剂，还包括：

22、在高纯氩气环境的惰性气氛中放电球磨，设置球磨机转速为1200～1300r/min，放电频率为8～10khz，对所述粒径不超过0.85mm的破碎处理后的氧化物熔锭进行球磨处理，得到所述富自由基无机净水剂。

23、在其中一个实施例中，所述将所述氧化物熔锭进行破碎处理，并将破碎处理后的氧化物熔锭放入球磨机进行球磨处理，得到富自由基无机净水剂，还包括：

24、在氧气体积分数为21～100％的氧化气氛中放电球磨，设置球磨机转速为1200～1300r/min，放电频率为8～10khz，对所述粒径不超过0.85mm的破碎处理后的氧化物熔锭进行球磨处理，得到所述富自由基无机净水剂。

25、上述富自由基无机净水剂的制备方法，通过将质量分数50％的氧化铁、质量分数35％的氧化铝、质量分数9～13％的氧化钙以及质量分数2～6％的二氧化硅粉末置于球磨机中混合均匀，得到混合粉末。随后将得到的混合粉末填入铂金坩埚，放入高频感应炉中，在惰性或氧化气氛下加热至混合粉末完全熔化并保温5～8分钟后冷却，得到氧化物熔锭。最后，将得到的氧化物熔锭进行破碎处理，并将破碎处理后的氧化物熔锭放入球磨机进行球磨处理，得到富自由基无机净水剂。该方法所采用的原料为常规氧化物粉末，更易于安全存储和运输且合成工艺较为简单，成本较为低廉，制备过程也不会产生危害环境及人体健康的物质，所制得的富自由基无机净水剂能够实现高效净化生活和工业用水，有效减少水中有害污染物含量。