專利名稱：：磁性化學吸收劑、其制造方法、再生方法及廢液處理方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種/f茲性化學吸收劑、其制造方法、再生方法以及廢液處理方法。本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑、其制造方法、再生方法以及廢液處理方法，可以適宜地利用在從含有鉻酸根離子、磷酸根離子、氟化物離子等有害離子的廢液中除去該有害離子之際。
背景技術：
：近年來，由于環(huán)境規(guī)則制度和基準的強化，從含有鉻酸根離子、磷酸根離子、氟化物離子的廢液中去除有害離子的廢液處理，日益成為重要的研究課題。并在該廢液處理中，要求提高處理效率和降低處理費用的呼聲很強。尤其是，由于鉻酸根離子被廣泛應用在電鍍、皮鞣、鉻鐵生產、核能設備、紡織品等鉻處理中，因而，含有鉻酸根離子的廢棄物在很多領域都成為了問題。鉻以3價和6價兩種氧化物的形態(tài)存在。6價鉻氧化物的毒性與3價鉻氧化物相比強出500倍。該6價鉻酸根離子的除去，可以通過離子交換、膜過濾(生物吸收)、還原.析出.凝集.過濾、化學吸收等進行。但是，由于還原.析出.凝集過濾等引出的方法存在難度，所以，對于除去6價4各離子，專門使用化學吸收方法。作為化學吸收鉻酸根離子等有害離子的方法，公知的是使用作為陰離子吸收性物質的施威特曼石的方法(例如，參考專利文獻1(特開2005-95732號公報)、專利文獻2(特開2005-875號公報)等)。專利文獻1公開了在含有硒酸根離子、鉻酸根離子的污水中，添加化學式為Fe808(OHV2x(S04)x(l<x<1.75)的施威特曼石，使該施威特曼石化學吸收硒酸根離子、鉻酸根離子的方法。另外，專利文獻2公開了從含有砷酸根離子的酸性廢水中，用施威特曼石吸收去除砷酸才艮離子的方法。但是，在利用作為有害離子的化學吸收劑的施威特曼石的上述現(xiàn)有技術中，利用凝集.沉淀.過濾，將化學吸收有害離子的施威特曼石從廢液中固液分離。由于這種固液分離必須需要大型的沉淀槽等特別的設備，因而在建設面積、設備投資、運轉費用等環(huán)境經濟兩方面有很大的負擔。另外，對于由上述現(xiàn)有的施威特曼石所得到的有害離子的吸收能力，也不一定能夠充分滿足。再有，關于能夠化學吸收有害離子的施威特曼石等化學吸收劑，也記載在特開2003-112162號公報、特開2003-112163號公報、特開2004-283767號公報、特開2005-186047號公報、特開2004-358396號公報等中。
發(fā)明內容權利要求1所述的磁性化學吸收劑，其特征在于，包括由核物質和施威特曼石構成的復合體，所述核物質由磁鐵礦微粒子構成，所述施威特曼石為在該核物質周圍析出并化學結合的施威特曼石。在權利要求1所述的磁性化學吸收劑的合適的狀態(tài)下，所述復合體的磁性特性表現(xiàn)為鐵磁性和順磁性的復合磁性。在此，鐵磁性和順磁性的復合磁性是指，在將鐵磁性體和順磁性體混合時所呈現(xiàn)出的》茲化曲線，兼有鐵磁性和順磁性兩者的性質。在權利要求1或2所述的磁性化學吸收劑的合適的狀態(tài)下，相對于所述復合體全體的所述核物質的質量比為0.03~5%。權利要求4所述的磁性化學吸收劑的制造方法，其特征在于，包括加水分解反應工序，所述加水分解反應工序包括加熱4失鹽溶液的加熱工序，和向被加熱的該溶液中添加反應性物質，通過加水分解反應使施威特曼石的結晶析出的析出工序；在所述加熱工序加熱所述溶液之后，且在所述析出工序開始所述結晶的析出之前，通過向所述溶液中添加磁鐵礦微粒子，在所述析出工序，在所述磁鐵礦微粒子的周圍使施威特曼石的結晶析出，得到由核物質和施威特曼石構成的復合體，所述核物質由所述磁鐵礦微粒子構成，所述施威特曼石為在所述核物質周圍析出并化學結合的施威特曼石。在權利要求4所述的磁性化學吸收劑的制造方法的合適的狀態(tài)下，所述磁鐵礦微粒子的添加量，相對于所述復合體全體的質量比為0.03-5%。在權利要求4或5所述的磁性化學吸收劑的制造方法的合適的狀態(tài)下，所述磁鐵礦微粒子的平均粒子直徑為10~1000nm。在權利要求4至6的任意一項所述的磁性化學吸收劑的制造方法的合適的狀態(tài)下，在所述析出工序中所述溶液的顏色起變化之前，向該溶液中添加所述磁鐵礦微粒子。權利要求8所述的廢液處理方法，為用權利要求1或2所述的磁性化學吸收劑，從含有可吸收的至少一種有害離子的廢液中除去該有害離子的廢液處理方法，其特征在于，包括吸收工序，向所述廢液中添加所述》茲性化學吸收劑，使該磁性化學吸收劑化學吸收所述有害離子；分離工序，將化學吸收了所述有害離子的所述磁性化學吸收劑從所述廢液中磁分離。在權利要求8所述的廢液處理方法的合適的狀態(tài)下，在所述吸收工序，所述廢液的PH值^^皮調整到9以下。在權利要求8或9所述的廢液處理方法的合適的狀態(tài)下，所述有害離子為，從鉻酸根離子、磷酸根系離子(磷酸根離子、亞磷酸根離子)、氟化物離子、砷酸根離子、硒酸根離子、銻酸根離子、鈾酸根離子等對人體或環(huán)境等有害的離子以及其他重金屬離子構成的群中所選出的至少一種。在權利要求8至10的任意一項所述的廢液處理方法的合適的狀態(tài)下，所述分離工序中，以0.1~0.5特斯拉的磁場，磁分離吸收了所述有害離子的所述磁性化學吸收劑。在權利要求8至11的任意一項所述的廢液處理方法的合適的狀態(tài)下，在所述吸收工序，使所述》茲性化學吸收劑在所述廢液處于固定狀態(tài)的固定層吸收所述有害離子。在權利要求8至11的任意一項所述的廢液處理方法的合適的狀態(tài)下，在所述吸收工序，使所述》茲性化學吸收劑在所述廢液處于流動狀態(tài)的流動層吸收所述有害離子。在權利要求8至13的任意一項所述的廢液處理方法的合適的狀態(tài)下，在所述分離工序，在所述廢液處于固定狀態(tài)的固定層固液分離吸收了所述有害的所述》茲性化學吸收劑。在權利要求8至13的任意一項所述的廢液處理方法的合適的狀態(tài)下，在所述分離工序，在所述廢液處于流動狀態(tài)的流動層固液分離吸收了所述有害離子的所述^f茲性化學吸收劑。權利要求球16所述的磁性化學吸收劑的再生方法，其特征在于，在權利要求1或2所述的磁性化學吸收劑化學吸收了可吸收的至少一種有害離子后，通過用硫酸水溶液對該磁性化學吸收劑進行處理，以疏酸根離子置換被該磁性化學吸收劑化學吸收的該有害離子。在權利要求16所述的磁性化學吸收劑的再生方法的合適的狀態(tài)下，所述硫酸水溶液的濃度為0.01~0.2摩爾/L。在權利要求16或17所述的磁性化學吸收劑的再生方法的合適的狀態(tài)下，所述有害離子為，從鉻酸根離子、磷酸根系離子(磷酸根離子、亞磷酸根離子)、氟化物離子、砷酸根離子、硒酸根離子、銻酸根離子、鈾酸根離子等對人體或環(huán)境等有害的離子以及其他重金屬離子構成的群中所選出的至少一種。權利要求18所述的磁性化學吸收劑，其特征在于，包括由核物質和硫酸鐵化合物構成的復合體，所述核物質由磁鐵礦微粒子構成，所述硫酸鐵化合物為在該核物質的周圍析出并化學結合的疏酸鐵化合物。在權利要求18所述的磁性化學吸收劑的合適的狀態(tài)下，所述硫酸鐵化合物為從黃鉀鐵礬(Jarosite)以及針鐵礦(Goethite)組成的群中所選擇的一種。本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，與施威特曼石的單體(以下，稱為單體施威特曼石)、或者單體施威特曼石和磁鐵礦的混合物相比，是一種提高能夠化學吸收有害離子的吸收能力的新物質。因此，由于化學吸收劑使用量的降低，就能夠降低廢液處理系統(tǒng)的成本。另外，本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，在含有規(guī)定量的規(guī)定粒子直徑的磁鐵礦微粒子的情況下，由于顯示出鐵磁性和順磁性的復合磁性的特性，因而能夠容易地進行磁分離。所以，能夠大幅限制固液分離設備所需的建設面積、運轉費用等，能夠減輕廢液處理系統(tǒng)的環(huán)境及經濟方面的負擔。進一步地，本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，與為磁分離現(xiàn)有的施威特曼石8而被作為輔助添加物(磁種)添加的磁鐵礦微粒子的用量相比，即使大幅減少磁鐵礦含有量，也能夠很容易地進行磁分離。因此，限制了磁鐵礦的使用量，就能夠降低成本。加之，本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，在吸收了有害離子之后，通過用硫酸水溶液進行處理，能夠幾乎不使吸收能力降低地再生出來。因此，本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑可以反復使用，由于化學吸收劑的使用量的減少，因而能夠降低成本。所以，在本發(fā)明中，使》茲性化學吸收劑能夠以高于現(xiàn)有的吸收能力吸收有害離子的同時，也能夠減輕廢液處理系統(tǒng)的環(huán)境以及經濟方面的負擔。圖1為顯示由實施例1所得的磁性化學吸收劑的表面形態(tài)的SEM照片；圖2為顯示由比較例1所得的單體施威特曼石的表面形態(tài)的SEM照片；圖3為對實施例1提供的磁性化學吸收劑和比較例1提供的單體施威特曼石進行XRD分析的結果示意圖；圖4為對實施例1提供的磁性化學吸收劑和比較例1提供的單體施威特曼石進行磁化曲線調查的結果示意圖；圖5為對實施例1提供的磁性化學吸收劑和比較例1提供的單體施威特曼石進行Zeta電位(表面電位)測定的結果示意圖；圖6為對實施例1提供的磁性化學吸收劑，進行廢液的初期Cr濃度和Cr吸收量的關系調查的結果示意圖；圖7為對實施例1提供的磁性化學吸收劑，進行廢液的初期P濃度和P吸收量的關系調查的結果示意圖；圖8為對實施例1提供的磁性化學吸收劑，進行廢液的初期F濃度和F吸收量的關系調查的結果示意圖；圖9為對實施例1提供的磁性化學吸收劑，進行由Cr吸收量所帶來的pH值的影響調查的結果示意圖；圖IO為對實施例l提供的磁性化學吸收劑、比較例l提供的單體施威特曼石以及比較例2提供的單體施威特曼石和》茲鐵礦粉末的混合物，進行廢液初期的P濃度和P吸收量的關系調查的結果示意圖；圖11為對實施例1提供的磁性化學吸收劑和比較例1提供的單體施威特曼石，進行廢液初期的F濃度和F吸收量的關系調查的結果示意圖；圖12為表示由實施例1所得的磁性化學吸收劑具有的鐵磁性性質的照片；圖13為表示由比較例1所得的單體施威特曼石不能被7ja茲鐵完全吸引的照片；圖14為模式化表示用于磁分離實施例l提供的磁性化學吸收劑的實驗裝置的說明圖。符號說明1..磁場2..玻璃管3磁過濾器具體實施方式本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，包括由核物質和施威特曼石構成的復合體，該核物質由磁鐵礦(Fe304)微粒子構成，該施威特曼石為在該核物質周圍析出并化學結合的施威特曼石。所述磁鐵礦微粒子，具有合適的納米尺度的直徑。具體的，磁鐵礦微粒子的平均粒子直徑最好為10~1000nm。磁鐵礦微粒子的粒子直徑若是過大，則磁性化學吸收劑的化學特性就會喪失。另一方面，磁鐵礦微粒子的粒子直徑若是過小，則復合體的磁性特性就不是鐵磁性和順磁性的復合磁性，而是保持順磁性，磁分離就變得非常困難。所述施威特曼石包括以化學式Fe808(OH)8.2x(S04)x(l《x<1.75)表示的施威特曼石，或者由于磷酸等吸附而安定化的施威特曼石，例如以化學式Fe808(OHV2x((S04)a'(HP04)b)x.nH20(a+b=x，l《x<1.75，0<a《1.658,0.092<b<x)表示的磷酸吸附施威特曼石。所述復合體的形態(tài)不是特別限定的，除粉末狀、塊狀以外，還可以是成形體等，但從提高吸收能力的觀點出發(fā)，做成粉末狀是最理想的。另外，當做成粉末狀時，平均粒子直徑1100jum為合適、520nm為更好。做成粉末狀時的復合體的粒子直徑若是過大，由于比表面積減少，而導致》茲性化學吸收劑的吸收能力降低，如果過小的話，就很難通過》茲過濾器進行捕捉。在所述復合體中的所述核物質的質量比，相對于復合體全體，設為0.03-5%為合適，設為0.3~0.5%為更好。如果核物質質量比過高的話，不僅磁鐵礦使用量會增大，而且》茲性化學吸收劑的化學特性也會喪失。另一方面，如果核物質的質量比過低的話，復合體的磁性特性就不再是鐵磁性和順磁性的復合磁性，而是保持順磁性，磁分離就變得非常困難。并且，本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，相對于復合體全體的核物質(磁鐵礦微粒子)的質量比為0.03~5%盡管極低，^^磁性特性為鐵》茲性和順》茲性的復合磁性，能夠進行》茲分離。因此，能夠使用于磁分離所必須的磁鐵礦微粒子的使用量大幅降低。單體施威特曼石是順磁性體，當所述復合體含有規(guī)定量的作為核物質的規(guī)定粒子直徑的磁鐵礦微粒子時，磁性特性顯示為鐵磁性和順磁性的復合磁性。因此，本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，在所述復合體含有規(guī)定量的規(guī)定粒子直徑的磁鐵礦微粒子時，利用磁分離能夠很容易地進行固液分離。另外，從后述實施例中展示的SEM(掃描性電子顯微鏡)照片可知，所述復合體的表面形態(tài)不是如所能看到的單體施威特曼石的表面形態(tài)那樣的針狀表面構造，而是針狀表面構造消失。我們考慮由于和磁鐵礦微粒子的復合化，在具有所述針狀表面構造消失的表面形態(tài)的所述復合體中，受到該表面形態(tài)變化的影響，有害離子的吸收能力得到提高。具有這種構造的本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，與單體施威特曼石、或單體施威特曼石和磁鐵礦粉末的混合物相比較，是一種提高能夠化學吸收的有害離子的吸收能力的新物質。該磁性化學吸收劑的吸收能力提高的原因未必明確，但我們考慮由于在作為核物質的磁鐵礦微粒子周圍析出結晶，并和該磁鐵礦微粒子化學結合，對施威特曼石起到了某些化學作用，其結果，使得施威特曼石的有害離子吸收能力得到提高。因此，根據本發(fā)明，由于磁性化學吸收劑使用量的降低，就能夠降低廢液處理系統(tǒng)的成本。另外，本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，在含有規(guī)定量的規(guī)定粒子直徑的磁鐵礦微粒子時，由于顯示出鐵磁性和順磁性的復合磁性的特性，所以能夠容易地進行磁分離。因為該磁分離不需要沉淀槽等大型的設備，所以能夠大幅限制固液分離設備所需的建設面積、運轉費用等，能夠減輕廢液處理系統(tǒng)的環(huán)境以及經濟方面的負擔。進一步地，將吸收了有害離子的單體施威特曼石從廢液中固液分離時，例如將磁鐵礦粉末作為輔助添加物(磁種)向該廢液中添加的話就能夠進行》茲分離，但在該情況下作為磁種需要大量的磁鐵礦粉末。這一點，在本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑中，與作為磁種被添加的磁4失礦量相比，即使大幅減少磁鐵礦含有量，也能夠進行磁分離。因此，限制了磁鐵礦的使用量，能夠減低成本。加之，本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，在吸收了有害離子之后，通過用硫酸水溶液進行處理，可以幾乎不使吸收能力降低地再生出來。因此，本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑能夠反復地使用，由于化學吸收劑的使用量的降低，能夠減低成本。因此，在使用本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑的同時，通過利用磁分離進行固液分離的本發(fā)明提供的廢液處理方法，在能夠使磁性化學吸收劑以高于現(xiàn)有的吸收能力吸收有害離子的同時，還能夠減輕廢液處理系統(tǒng)的環(huán)境以及經濟方面的負擔。本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，能夠通過以下展示的本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑的制造方法制造出來。本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑的制造方法，包括含有加熱工序和析出工序的加水分解反應工序。在所述加熱工序，將所述鐵鹽溶液加熱到規(guī)定溫度范圍內。作為鐵鹽，可以適宜使用FeCl3(氯化鐵)、Fe2(S04)3■nH20等。作為所述規(guī)定溫度范圍，最好是60~90°C。如果加熱工序中的加熱溫度處在60~90。C的范圍以外的話，施威特曼石的析出就變得很困難。所述析出工序為，向在所述加熱工序中被加熱、處于規(guī)定溫度范圍的所述溶液中添加反應性物質，通過加水分解反應使施威特曼石的結晶析出。作為反12應性物質，當在所述加熱工序中使用FeCl3作為4失鹽時，最好能夠使用Na2S04溶液，當在所述加熱工序中使用Fe2(S04)3'nH20作為鐵鹽時，最好能夠使用尿素。并且，在本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑的制造方法中，在所述加熱工序將所述溶液加熱到所述規(guī)定溫度范圍內之后，且在所述析出工序開始所述結晶的析出之前，向所述溶液中添加磁鐵礦微粒子。據此，在析出工序中，在磁鐵礦微粒子的周圍使施威特曼石的結晶析出，可以得到由核物質和施威特曼石構成的復合體，所述核物質由該〃磁鐵礦微粒子構成，所述施威特曼石為在該核物質的周圍析出并化學結合的施威特曼石。在此，如果磁鐵礦微粒子的添加時間與前面所述的有偏差的話，就不能夠很好地得到所述復合體。另外，在所述析出工程中，若施威特曼石的最初的結晶析出，則所述溶液的顏色發(fā)生變化，因此，可以在溶液的顏色發(fā)生變化之前向溶液中添加磁鐵礦微粒子。再有，所述析出工序中的加水分解反應的結束，即施威特曼石的析出的完成，可以根據例如溶液量由于蒸發(fā)從初期的量減到一半左右來確認。另外，通過所述析出工序之后，洗凈固液分離的固體部分后，在40~60。C左右干燥，根據需要將其粉碎，就能夠得到本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑。所述磁鐵礦微粒子的添加量，相對于所述復合體全體的質量比為0.03~5%為合適，0.3~0.5%為最好。另外，添加的所述磁鐵礦微粒子的粒子直徑最好為納米級。具體的，添加的磁鐵礦微粒子的平均粒子直徑，10~1000nm為合適，20~100nm為最好。本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，能夠有效利用于通過該磁性化學吸收劑從含有可吸收的至少一種有害離子的廢液中除去該有害離子的廢液處理方法或者廢液處理系統(tǒng)中。用本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑可以吸收的有害離子，可以列舉從鉻酸根離子(3價鉻酸根離子、6價鉻酸根離子)、磷酸根系離子(磷酸根離子、亞磷酸根離子)、氟化物離子、砷酸根離子、硒酸根離子、銻酸根離子、鈾酸根離子等對人體或環(huán)境等有害的離子以及其他重金屬離子構成的群中所選出的至少一種。所述廢液處理方法，包括吸收工序和分離工序。另外，廢液處理系統(tǒng)包括吸收步驟和分離步驟。在所述吸收工序或者所述吸收步驟中，可以讓^磁性化學吸收劑在廢液處于固定狀態(tài)的固定層吸收所述有害離子，或者也可以讓^磁性化學吸收劑在廢液處于流動狀態(tài)的流動層吸收所述有害離子。同樣的，在所述分離工序或者所述分離步驟中，可以在廢液處于固定狀態(tài)的固定層固液分離吸收了有害離子的磁性化學吸收劑，或者也可以在廢液處于流動狀態(tài)的流動層固液分離吸收了有害離子的磁性化學吸收劑。在所述吸收工序或者所述吸收步驟中，以提高》茲性化學吸收劑的吸收能力的觀點來看，將所述廢液的pH值調整到9以下為合適，將所述廢液的pH值調整到7左右為最好。另外，在所述分離工序或者所述分離步驟中，對于將吸收了有害離子的磁性化學吸收劑從廢液中固液分離的方法不做特別限定，比較好的是能夠利用f茲分離。也就是說，作為本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑的合適的使用方法，在本發(fā)明提供的廢液處理方法中的分離工序中，將化學吸收了所述有害離子的所述磁性化學吸收劑從所述廢液中磁分離出來。在該磁分離中，本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑表現(xiàn)出鐵磁性和順磁性的復合磁性時，即使在0.1~0.5特斯拉的比較弱的磁場中，也能夠磁分離出吸收了有害離子的^f茲性化學吸收劑。進一步地，本發(fā)明提供過的磁性化學吸收劑，在吸收了有害離子之后，通過用石克酸水溶液進行處理，能夠再生。也就是說，本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，在化學吸收了有害離子之后，通過用硫酸水溶液進行處理，將被該磁性化學吸收劑化學吸收的該有害離子用硫酸根離子進行置換，能夠很好地再生出來。該再生方法所用的硫酸水溶液的濃度，0.01-0.2摩爾/L為合適，0.02~0.08摩爾/L為最好。如果硫酸水溶液的濃度過低的話，不能充分進行由硫酸根離子所做的有害離子的置換，再生后的磁性化學吸收劑的吸收能力低下。另一方面，如果疏酸水溶液的濃度過高的話，就會破壞磁性化學吸收劑。在此，作為能夠化學吸收砷酸根離子等有害離子的化學吸收劑，除施威特曼石以外，公知的還有黃鉀鐵礬、針鐵礦等(參考特開2003-112162號公報、特開2003-112163號公報等)。該黃鉀鐵礬、針鐵礦等，與施威特曼石一樣，也是硫酸鐵化合物。因此，在本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑中，我們考慮即使釆用黃鉀鐵礬、針鐵礦等^ii酸鐵化合物代替施威特曼石，也能夠達到同樣的作用效果。也就是說，本發(fā)明提供的磁性化學吸收劑，可以是包括由核物質和硫酸鐵化合物構成的復合體，所述核物質由磁鐵礦微粒子構成，所述硫酸鐵化合物為在該核物質的周圍析出并化學結合的硫酸鐵化合物。作為該硫酸鐵化合物，理想的是從由黃鉀鐵礬以及針鐵礦構成的群中所選出的一種。以下，通過實施例，更具體地說明本發(fā)明。(實施例1)通過以下所示的制造方法，制造出磁性化學吸收劑。首先，通過向氯化亞鐵(FeCl2)和氯化鐵(FeCl3)的混合物(FeCl2:FeCl3的摩爾比為1:2)中緩慢添加稀釋的氨水溶液，調節(jié)到pH-8，使平均粒子直徑為10100nm左右的磁鐵礦微粒子沉淀。接著，通過磁分離固液分離磁鐵礦微粒子，之后進行多次洗凈直至pH值為7，磁鐵礦微粒子就準備好了。然后，在500ml的蒸餾水中溶解25g的Fe2(S04)3.5H20得到水溶液，將該水溶液加熱到60。C,慢慢攪拌10分種(加熱工序)。接著，向溫度保持在60。C的所述水溶液中，添加10ml懸浮液，該懸浮液為3g所述磁鐵礦微粒子懸浮在1000ml蒸餾水的懸浮液，之后，向溫度保持在60°C的該水溶液中，用2~4個小時滴入作為反應性物質的5摩爾/L的尿素水溶液500ml，通過加水分解反應使施威特曼石的結晶析出(析出工序)。再有，在該析出工程中，施威特曼石最初的結晶析出時，所述水溶液的顏色從紅色變?yōu)椴椟S色。另外，加水分解反應一直持續(xù)到所述水溶液由于蒸發(fā)從15初期的量變?yōu)橐话?。這之后，清洗固液分離所得的固體部分，除去不純物，以40°C進行干燥后，進行粉碎，形成平均粒子直徑(后述2次粒子直徑的平均)為12jum的粉末狀。這樣一來，由以物質和施威特曼石構成的復合體構成，所述核物質由磁鐵礦微粒子構成，所述施威特曼石為在該核物質的周圍析出并化學結合的施威特曼石，制造出了實施例1提供的粉末狀的^f茲性化學吸收劑。在此，實施例1提供的粉末狀的磁性化學吸收劑，相對于復合體全體的核物質的質量比為0.3%。(比較例1)除了不添加磁鐵礦微粒子外，與實施例1同樣，制造出平均粒子直徑為6jum的粉末狀的比較例1提供的單體施威特曼石。(比較例2)得到比較例1所得的單體施威特曼石，和平均粒子直徑為0.1jum的石茲鐵礦粉末的混合物。在此，相對于該混合物全體的》茲鐵礦粉末的質量比為0.4%。(評價1)圖1所示的是表現(xiàn)實施例1所得的磁性化學吸收劑的表面形態(tài)的SEM照片，圖2所示的是表現(xiàn)比較例1所得的單體施威特曼石的表面形態(tài)的SEM照片。如圖2所示，在比較例1提供的單體施威特曼石的粒子表面有很多針狀的突起物。與此相對，如圖1所示，在實施例1提供的^f茲性化學吸收劑的粒子表面沒有針狀突起物。另外，實施例l提供的磁性化學吸收劑是具有13pm的1次粒子直徑的略球狀粒子的合體，該2次粒子直徑為8~15Mm。因此，確認了實施例l提供的磁性化學吸收劑，和比較例1提供的單體施威特曼石，在表面形態(tài)上存在差異。(評價2)對于實施例1提供的磁性化學吸收劑以及比較例1提供的單體施威特曼石，通過X射線衍射儀進行XRD分析的結果如圖3所示。再有，在圖3中，有i茲鐵礦(withmagnetite)所表示的是實施例1提供的磁性化學吸收劑的XRD的分析結果，無磁鐵礦(withoutmagnetite)所表示的是比較例1提供的單體施威特曼石的XRD的分析結果。由圖3可知，實施例1提供的磁性化學吸收劑和比較例1提供的單體施威特曼石，在XRD的分析結果上，幾乎沒有差異。我們考慮，這是因為在實施例1中添加的》茲鐵礦微粒子的粒子直徑小，且添加量少的緣故。(評價3)對于實施例l提供的/F茲性化學吸收劑以及比較例l提供的單體施威特曼石，通過振動型^茲力計進行vf茲化曲線的調查結果如圖4所示。再有，在圖4中，用FHI表示的是實施例1提供的磁性化學吸收劑的磁化曲線，schwertmannite表示的是比較例1提供的單體施威特曼石的磁化曲線。根據圖4的磁化曲線，可知相對于比較例1提供的單體施威特曼石為順磁性體，實施例l提供的磁性化學吸收劑呈現(xiàn)出的是鐵磁性和順磁性的復合磁性。(評價4)對于實施例1提供的磁性化學吸收劑以及比較例1提供的單體施威特曼石，通過電泳光散射光譜光度計測定Zeta電位(表面電位)的結果如圖5所示。再有，在圖5中，有磁鐵礦(withmagnetite)所表示的是實施例1提供的磁性化學吸收劑的Zeta電位的測定結果，無磁鐵礦(withoutmagnetite)所表示的是比較例1提供的單體施威特曼石的Zeta電位的測定結果。從圖5可知，在pH值為6以下的區(qū)域，比較例1提供的單體施威特曼石和實施例1提供的磁性化學吸收劑，在Zeta電位上存在差異。因此，根據評價結果顯示在圖1、2、4以及5中的所述評價1、3以及4，實施例1提供的磁性化學吸收劑，和比較例1提供的單體施威特曼石，由于表面形態(tài)、磁性特性以及Zeta電位全不相同，所以可以認為是和現(xiàn)有的施威特曼石等不同的新的物質。(評價5)對于實施例1提供的磁性化學吸收劑，通過進行基于吸附等溫線模型的模型解析，調查Cr吸收容量。其結果，確認實施例l提供的磁性化學吸收劑的Cr吸收量，和已知的即使在現(xiàn)存的吸收劑中也作為Cr吸收量大的吸收劑的活性炭相比，至少是其2倍以上，達到120mg/g。(評價6)對于實施例1提供的磁性化學吸收劑，調查其Cr吸收量。也就是說，向初期Cr濃度不同的廢液中，以lg/L的添加比例添加實施例1提供的磁性化學吸收劑，并攪拌3小時。接著，對用濾紙過濾除去固體部分后的廢液，通過ICP(感應耦合等離子體分析)測定溶液中的Cr濃度，從該測定結果算出Cr吸收量。該結果如圖6所示。從圖6中可知，與初期Cr濃度的增加大體上成正比，實施例l提供的磁性化學吸收劑的Cr吸收量也增加。(評價7)對于實施例1提供的磁性化學吸收劑，和所述評價6相同，調查P(磷)吸收量，其結果如圖7所示。從圖7中可知，隨著初期P濃度的增加，實施例1提供的磁性化學吸收劑的P的吸收量也增加。(評價8)對于實施例1提供的磁性化學吸收劑，和所述評價6相同，調查F(氟)吸收量，其結果如圖8所示。從圖8中可知，隨著初期F濃度的增加，實施例1提供的磁性化學吸收劑的F吸收量也增加。(評價9)對于實施例1提供的磁性化學吸收劑，調查由Cr吸收量所帶來的pH值的影響。也就是說，在初期Cr濃度為600mg/L，pH值為2~11的廢水中，以lg/L的添加比例添加實施例l提供的磁性化學吸收劑，并攪拌3個小時。接著，對用濾紙過濾并除去固體部分后的廢水，通過ICP測定溶液中的Cr濃度，用該測定結果算出Cr吸收量。該結果如圖9所示。從圖9中可知，pH值在2-11的范圍內，當pH值為2時，Cr吸收量最大，當pH值為ll時，Cr吸收量最小。另外，可知pH值在211的范圍內，Cr吸收量并不是隨pH值增加而一味地減少的，在pH值為7的中性點附近，Cr吸收量有過一定的增加。通過這些結果，可以知道實施例l提供的磁性化學吸收劑，最好在pH值為9以下的條件下使用。(評價10)對于實施例1提供的磁性化學吸收劑，比較例1提供的單體施威特曼石以及比較例2提供的單體施威特曼石和》茲鐵礦粉末的混合物，和所述評價6相同，調查P吸收量。其結果如圖IO所示。再有，在圖10中，schwertmannite表示的是比較例1提供的單體施威特曼石的P吸收量，newadsorbent表示的是實施例1提供的i茲性化學吸收劑的P吸收量。schw+0.4%magnetite表示的是比較例2提供的混合物的P吸收量。從圖IO中可知，在單體施威特曼石中單純地混合》茲鐵礦粉末的比較例2提供的混合物的P吸收量，大體上和比較例1提供的單體施威特曼石的P吸收量相同。與此相對，讓施威特曼石復合化,茲鐵礦;微粒子的實施例1提供的^f茲性化學吸收劑的P吸收量，與比較例l及比較例2相比，大幅增大。(評價11)對于實施例1提供的磁性化學吸收劑以及比較例1提供的單體施威特曼石，和所述評價6相同，調查F吸收量。其結果如圖11所示。再有，在圖11中，newadsobent表示的是實施例1提供的磁性化學吸收劑的F吸收量，schwertmannite表示的是比較例1提供的單體施威特曼石的F吸收量。從圖11中可知，與比較例1提供的單體施威特曼石的F吸收量相比，實施例1提供的磁性化學吸收劑的F吸收量增大了。這樣的，由施威特曼石和磁鐵礦微粒子的復合體構成的實施例1提供的磁性化學吸收劑，因為相比于比較例l提供的單體施威特曼石等，P吸收能力、F吸收能力提高，所以認為是和現(xiàn)有的施威特曼石等不同的新物質。(評價12)對于實施例1所得的磁性化學吸收劑是否含有鐵磁性的性質，用磁極表面\的磁通量為0.5特斯拉的永磁鐵進行調查，其結果如圖12所示。從圖12中可知，實施例1所得的磁性化學吸收劑，能被:la茲鐵很強地吸引，具有鐵磁性的性質。再有，對于比較例1所得的單體施威特曼石，同樣也用永磁鐵進行調查的結果是，比較例1所得的單體施威特曼石不能完全被永磁鐵吸引。其結果如圖13所示。另外，對于比較例2所得的混合物，即比較例1所得的單體施威特曼石和磁鐵礦粉末(平均粒子直徑O.ljnm)的混合物(相對于混合物全體的/茲鐵礦粉末的質量比0.4%)，同樣也用永磁鐵進行調查的結果是，比較例2所得的混合物中只有磁鐵礦粉末被永磁鐵吸引。也就是說，比較例2所得的混合物，作為全體不顯示出鐵磁性。(實施例2)準備了如圖14模式圖所示的實驗裝置。在該實驗裝置中，在從下向上的磁場1內設置玻璃管2的同時，在玻璃管2內磁場梯度最大的位置上，設置有由鐵磁線構成的磁過濾器3。并且，施加表1中所示強度的磁場1，將懸浮有實施例1提供的磁性化學吸收劑的100ml廢水，在所述玻璃管2內從上方用3~4秒流下，使該廢水從磁過濾器3的上方向下通過。此時，調查能夠從廢水中磁分離出來的磁性化學吸收劑的質量比，其結果在表l中表示。為進行比較，對于比較例1所得的單體施威特曼石，也同樣進行調查。將該結果合在表l中表示。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>按照表1所示，與磁分離順磁性物質的施威特曼石所必須的磁場相比，即使在較弱的0.5特斯拉的磁場中，不用輔助添加物，也能夠磁分離出廢水中所含有的》茲性化學吸收劑的99%以上。(實施例3)在初期P濃度為20mg/L,pH值為7的廢水中，以lg/L的添加比例添加實施例l提供的磁性化學吸收劑，攪拌3個小時，使該磁性化學吸收劑吸收排水中的P。此時，調查實施例1提供的磁性化學吸收劑的新品狀態(tài)的P吸收率，如表2所示，為99.7%。再有，此P吸收率，通過光度計求得。并且，通過將飽和吸收P的實施例1提供的》茲性化學吸收劑放入0.05摩爾/L的硫酸水溶液中攪拌10分鐘，能夠對該磁性化學吸收劑進行第1次再生處理。之后，通過過濾將再生后的磁性化學吸收劑進行分離，為達到pH值為7用去離子水進行清洗、并干燥。并且，對于第1次再生處理后的磁性化學吸收劑，同樣調查P吸收率，結果如表2所示，為96.9%。同樣的，對于第2次再生處理后的磁性化學吸收劑，調查P吸收率，結果如表2所示，為94.5%。<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>如上，本實施例l提供的磁性化學吸收劑，即使進行了2次再生處理之后，P吸收率的減少也在5%以內。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準<權利要求1、一種磁性化學吸收劑，其特征在于，包括由核物質和施威特曼石構成的復合體，所述核物質由磁鐵礦微粒子構成，所述施威特曼石為在所述核物質周圍析出并化學結合的施威特曼石。2、根據權利要求1所述的磁性化學吸收劑，其特征在于，所述復合體的磁性特性顯示為鐵i茲性和順;茲性的復合》茲性。3、根據權利要求l或2所述的磁性化學吸收劑，其特征在于，相對于所述復合體全體的所述核物質的質量比為0.03~5%。4、一種》茲性化學吸收劑的制造方法，其特征在于，包括加水分解反應工序，所述加水分解反應工序包括加熱鐵鹽溶液的加熱工序，和向被加熱的所述溶液中添加反應性物質，通過加水分解反應使施威特曼石的結晶析出的析出工序；在所述加熱工序加熱所述溶液之后，且在所述析出工序開始所述結晶的析出之前，通過向所述溶液中添加磁鐵礦微粒子，在所述析出工序中，在所述磁鐵礦微粒子的周圍使施威特曼石的結晶析出，得到由核物質和施威特曼石構成的復合體，所述核物質由所述磁鐵礦微粒子構成，所述施威特曼石為在所述核物質周圍析出并化學結合的施威特曼石。5、根據權利要求4所述的磁性化學吸收劑的制造方法，其特征在于，所述磁鐵礦微粒子的添加量，相對于所述復合體全體的質量比為0.03~5%。6、根據權利要求4或5所述的磁性化學吸收劑的制造方法，其特征在于，所述磁鐵礦微粒子的平均粒子直徑為10~1000nm。7、根據權利要求4至6的任意一項所述的磁性化學吸收劑的制造方法，其特征在于，在所述析出工序中所述溶液的顏色起變化之前，向所述溶液中添加所述磁鐵礦微粒子。8、一種廢液處理方法，為用權利要求1或2所述的磁性化學吸收劑，從含有可吸收的至少一種有害離子的廢液中除去所述有害離子的廢液處理方法，其特征在于，包括吸收工序，向所述廢液中添加所述i茲性化學吸收劑，使所述》茲性化學吸收劑化學吸收所述有害離子；分離工序，將化學吸收了所述有害離子的所述^f茲性化學吸收劑從所述廢液中/f茲分離。9、根據權利要求8所述的廢液處理方法，其特征在于，在所述吸收工序，所述廢液的PH值;故調整到9以下。10、根據權利要求8或9所述的廢液處理方法，其特征在于，所述有害離子為，從鉻酸根離子、磷酸根系離子、氟化物離子、砷酸根離子、硒酸根離子、銻酸根離子、鈾酸根離子等對人體或環(huán)境等有害的離子以及其他重金屬離子構成的群中所選出的至少一種。11、根據權利要求8至10的任意一項所述的廢液處理方法，其特征在于，所述分離工序中，以0.1-0.5特斯拉的磁場，磁分離化學吸收了所述有害離子的所述磁性化學吸收劑。12、根據權利要求8至11的任意一項所述的廢液處理方法，其特征在于，在所述吸收工序，使所述^P茲性化學吸收劑在所述廢液處于固定狀態(tài)的固定層吸收所述有害離子。13、根據權利要求8至11的任意一項所述的廢液處理方法，其特征在于，在所述吸收工序，使所述^茲性化學吸收劑在所述廢液處于流動狀態(tài)的流動層吸收所述有害離子。14、根據權利要求8至13的任意一項所述的廢液處理方法，其特征在于，在所述分離工序，在所述廢液處于固定狀態(tài)的固定層固液分離吸收了所述有害離子的所述^f茲性化學吸收劑。15、根據權利要求8至13的任意一項所述的廢液處理方法，其特征在于，在所述分離工序，在所述廢液處于流動狀態(tài)的流動層固液分離吸收了所述有害離子的所述磁性化學吸收劑。16、一種磁性化學吸收劑的再生方法，其特征在于，包括在用權利要求1或2所述的磁性化學吸收劑化學吸收了可吸收的至少一種有害離子后，通過用硫酸水溶液對所述磁性化學吸收劑進行處理，以硫酸根離子置換被所述磁性化學吸收劑化學吸收的所述有害離子。17、根據權利要求16所述的磁性化學吸收劑的再生方法，其特征在于，所述硫酸水溶液的濃度為0.01~0.2摩爾/L。18、一種磁性化學吸收劑，其特征在于，包括由核物質和硫酸鐵化合物構成的復合體，所述核物質由磁鐵礦微粒子構成，所述硫酸鐵化合物為在所述核物質的周圍析出并化學結合的疏酸鐵化合物。19、根據權利要求18所述的磁性化學吸收劑，其特征在于，所述硫酸鐵化合物為從黃鉀鐵礬及針鐵礦組成群中所選擇的一種。全文摘要本發(fā)明公開的磁性化學吸收劑，包括由核物質和施威特曼石構成的復合體，所述核物質由磁鐵礦微粒子構成，所述施威特曼石為在該核物質周圍析出并化學結合的施威特曼石。通過在加熱鐵鹽溶液后添加反應性物質，在由加水分解反應使施威特曼石的結晶析出的加水分解反應工序中，加熱溶液之后，且開始結晶析出之前，向溶液中添加磁鐵礦微粒子，可以制造該磁性化學吸收劑。該磁性化學吸收劑，是一種有害離子的吸收能力更高的新的且優(yōu)秀的物質。通過使用該磁性化學吸收劑的廢液處理方法，能夠減輕環(huán)境以及經濟方面的負擔。另外，該磁性化學吸收劑能夠再生。文檔編號B03C1/00GK101505865SQ200780031700公開日2009年8月12日申請日期2007年8月27日優(yōu)先權日2006年8月25日發(fā)明者佐佐健介,興戶正純,坂東芳行,淺井滋生,阿庫巴魯·艾斯卡恩大魯普魯申請人:國立大學法人名古屋大學