申請日2017.11.02

　　公開(公告)日2018.03.16

　　IPC分類號B01J20/06; B01J20/28; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/72; C02F101/10

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種用于水處理的除砷吸附劑的制備方法及其產品和應用，將一定量的稀土金屬復合鐵錳氧化物分散在無水乙醇中，使其分散均勻，采用噴涂法，將一定濃度的羧甲基纖維素噴涂至泡沫金屬載體上，然后再將稀土金屬鐵錳氧化物分散液固載至泡沫金屬載體上，自然靜置干燥20min后置于105℃烘箱中干燥，再經500℃焙燒2h，即可得到負載型稀土金屬復合鐵錳氧化物吸附劑。可有效提高水中As(Ⅲ)離子的去除率。采用液相法制備出高效吸附性能的稀土金屬復合鐵錳氧化物，經固定化處理，有效解決了吸附劑回收問題。

　　權利要求書

　　1.一種用于水處理的除砷吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

　　在磁力攪拌下，將一定量的稀土金屬復合鐵錳氧化物分散在無水乙醇中，使其分散均勻;采用噴涂法，將一定濃度的羧甲基纖維素噴涂至泡沫金屬載體上，然后再將稀土金屬鐵錳氧化物分散液固載至泡沫金屬載體上，自然靜置干燥20min后置于105℃烘箱中干燥，再經500℃焙燒2h，即可得到負載型稀土金屬復合鐵錳氧化物吸附劑。

　　2.根據權利要求1所述的用于水處理的除砷吸附劑的制備方法，其特征在于，所述的稀土金屬復合鐵錳氧化物的制備方法，包括以下步驟：在磁力攪拌下與一定pH條件下，按照一定的Fe：Mn摩爾比向KMnO4溶液中滴加FeSO4溶液，攪拌均勻，再向混合溶液中逐滴滴加一定比例的稀土金屬硝酸鹽，攪拌混合后轉移至聚四氟乙烯反應釜中，于180℃下反應24h，去除上清液，用稀HNO3和去離子水進行洗滌至體系pH為中性，經干燥后可得到經稀土金屬摻雜的鐵錳氧化物。

　　3.根據權利要求1所述的用于水處理的除砷吸附劑的制備方法，其特征在于，羧甲基纖維素的質量濃度為0.5~1.5%。

　　4.根據權利要求1所述的用于水處理的除砷吸附劑的制備方法，其特征在于，泡沫金屬載體為泡沫鎳或泡沫鋁。

　　5.根據權利要求2所述的稀土金屬復合鐵錳氧化物的制備方法，其特征在于pH為9~10，Fe：Mn摩爾比為(3~5):1。

　　6.根據權利要求2所述用于水處理的除砷吸附劑的制備方法，其特征在于稀土金屬硝酸鹽是硝酸鑭、硝酸鈰中的一種，稀土金屬硝酸鹽與Mn的摩爾比為1：100。

　　7.一種用于水處理的除砷吸附劑，其特征在于根據權利要求1-6任一所述方法制備得到。

　　8.根據權利要求7所述吸附劑用于水處理除砷的應用。

　　說明書

　　用于水處理的除砷吸附劑的制備方法及其產品和應用

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及一種用于水處理的除砷吸附劑的制備方法及其產品和應用，可有效提高對含砷廢水的吸附能力，用于水污染處理領域。

　　背景技術

　　砷是一種具有類金屬特征的元素，廣泛分布于大氣、水、土壤、巖石和生物體中。砷的化合價有三價和五價兩種，三價砷的毒性更大。天然地下水和地表水都可能含有砷，除來源于地殼外，砷污染也來自農藥廠、玻璃廠和礦山排水。地下水含砷量高于地表水，砷可通過呼吸道、食物或皮膚接觸進入人體，在肝腎、骨骼、毛發(fā)等器官或組織內蓄積，破壞消化系統(tǒng)和神經系統(tǒng)，從而具有致癌作用。我國是砷污染嚴重的國家之一，特別是在貧困或經濟欠發(fā)達地區(qū)，約幾千萬人口長期飲用砷含量超標水，直接影響到我國廣大人民的生命健康安全。因此，開發(fā)具有高效、經濟的除砷新材料和除砷技術尤為重要。

　　目前，常見的除砷方式主要包括有：混凝沉淀法、離子交換法、生物技術、吸附法等，這些方法對水中五價砷的去除效果比較好，但對于水中三價砷的去除效果較差，一般在除砷過程中，常用的方法是先將三價砷氧化為五價砷再加以去除。近年來的研究表明，鐵錳氧化物對水體中砷具有良好的吸附性能，利用稀土元素可以有效提高吸附材料的孔容和比表面積，從而增強對砷的去除效果。然而現有的吸附劑往往都是粉末狀，在實際應用中難以固液分離，不適用于吸附柱內使用，進而限制了吸附劑的應用范圍。本專利擬通過對鐵錳氧化物進行改性，并以泡沫鎳作為載體，使吸附材料高度均勻分散在泡沫鎳載體上，有效增大了吸附劑與三價砷的接觸面積，進而提高對三價砷的吸附去除效率。

　　發(fā)明內容

　　針對現有很多吸附劑材料吸附率低、難回收、易產生二次污染等問題，本發(fā)明的目的在于：提出一種用于水處理的除砷吸附劑的制備方法。

　　本發(fā)明的再一目的在于：提供上述方法制備的產品。

　　本發(fā)明的再一目的在于：提供上述產品的應用。

　　本發(fā)明目的通過下述方案實現：一種用于水處理的除砷吸附劑的制備方法，包括以下步驟：在磁力攪拌下，將一定量的稀土金屬復合鐵錳氧化物分散在無水乙醇中，使其分散均勻，采用噴涂法，將一定濃度的羧甲基纖維素噴涂至泡沫金屬載體上，然后再將稀土金屬鐵錳氧化物分散液固載至泡沫金屬載體上，自然靜置干燥20min后置于105℃烘箱中干燥，再經500℃焙燒2h，即可得到負載型稀土金屬復合鐵錳氧化物吸附劑。

　　本發(fā)明采用液相法制備出高效吸附性能的稀土金屬復合鐵錳氧化物，經固定化處理，有效解決了吸附劑回收問題，有效提高了吸附劑對含砷廢水的吸附能力。

　　其中，所述的稀土金屬復合鐵錳氧化物的制備方法，包括以下步驟：在磁力攪拌下與一定pH條件下，按照一定的Fe：Mn摩爾比向KMnO4溶液中滴加FeSO4溶液，攪拌均勻，再向混合溶液中逐滴滴加一定比例的稀土金屬硝酸鹽，攪拌混合后轉移至聚四氟乙烯反應釜中，于180℃下反應24h，去除上清液，用稀HNO3和去離子水進行洗滌至體系pH為中性，經干燥后可得到經稀土金屬摻雜的鐵錳氧化物。

　　其中，pH為9~10，Fe：Mn摩爾比為(3~5):1。

　　所述的稀土金屬硝酸鹽是硝酸鑭、硝酸鈰中的一種，稀土金屬硝酸鹽與Mn的摩爾比為1：100。

　　在上述方案基礎上，所述的羧甲基纖維素的質量濃度為0.5~1.5%。

　　所述的泡沫金屬載體為泡沫鎳或泡沫鋁。

　　pH為9~10，Fe：Mn摩爾比為(3~5):1。

　　本發(fā)明提供一種用于水處理的除砷吸附劑，根據上述任一所述方法制備得到。

　　本發(fā)明提供一種吸附劑用于水處理除砷的應用。

　　高效稀土金屬復合鐵氧化合物的吸附性能評價在燒杯中進行，將負載型稀土金屬復合鐵氧化合物置于10mg/L的As(Ⅲ)溶液中，在恒溫振蕩器上震蕩2h，吸附反應完后計算As(Ⅲ)的去除率。

　　本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

　　(1)本專利提出的一種用于水處理的除砷吸附劑的制備方法，首先利用吸附顆粒中的二氧化錳將三價砷氧化成五價砷，吸附顆粒表面產生大量新的活性吸附位，氧化生成的五價砷被不斷吸附，可使砷酸根直接與吸附顆粒表面上羥基發(fā)生配位交換反應，形成穩(wěn)定的內層表面絡合物，從而有效去除水中As離子。

　　(2)本發(fā)明提出的稀土金屬復合鐵氧化物吸附劑，通過對鐵錳氧化物進行稀土元素摻雜改性，可使鐵錳氧化物的比表面積和孔隙率得到大大提高，進而提高對水中As(Ⅲ)的吸附能力。

　　(3)本發(fā)明中采用泡沫鎳對稀土金屬復合鐵氧化物吸附材料進行固定化處理，利用泡沫鎳的高比面積大大提升了對稀土金屬復合鐵氧化物的負載率，而且泡沫鎳載體還有效地增大了與水中砷離子的接觸面積，有效提高了吸附材料的吸附性能。該吸附劑的制備工藝簡單，成本低廉，可有效解決吸附劑回收問題，無二次污染。

　　通過對吸附劑進行稀土金屬元素摻雜改性，有效提高了鐵錳氧化物的比表面積和孔隙率;利用吸附顆粒中的二氧化錳將三價砷氧化成五價砷，使吸附顆粒表面產生大量新的活性吸附位，氧化生成的五價砷被不斷吸附，砷酸根直接與吸附顆粒表面上羥基發(fā)生配位交換反應，形成穩(wěn)定的內層表面絡合物，從而有效去除水中As離子。同時結合泡沫鎳的高比面積，有效提高了對吸附材料的負載率，進而提高了水中As(Ⅲ)離子的吸附率。本發(fā)明涉及的除砷吸附劑的制備工藝簡單、成本低廉、吸附容量大，在含砷廢水處理中具有良好的應用前景�？捎行�提高水中As(Ⅲ)離子的去除率。采用液相法制備出高效吸附性能的稀土金屬復合鐵錳氧化物，經固定化處理，有效解決了吸附劑回收問題。