[發(fā)明專利]凹凸棒石粘土－氫氧化鋁/鐵納米復(fù)合吸附劑、其制備方法及應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810020199.9
• 申請日: 2008-03-28
• 公開（公告）號: CN101249417A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳天虎;謝晶晶;周本軍;孫玉兵;潘敏
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/08
• 分類號: B01J20/08;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 何梅生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及吸附劑，更具體地說是涉及一種以凹凸棒石為載體的吸附劑、其制備及其在處理水中低濃度磷、砷、氟中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，水體中磷的含量急劇上升，過量的磷一方面來自工業(yè)廢水和生活污水的面源污染；另一方面還有其內(nèi)源作用，即水體中的底泥在還原狀態(tài)下會釋放磷酸鹽，從而增加磷的含量。磷的富營養(yǎng)化主要發(fā)生在湖泊、水庫、海灣、平原河溝和溝渠、城市河流、城市景觀水體等自凈能力較差水域。近年來，渤海地區(qū)連續(xù)發(fā)生的赤潮是與海水中磷、氮營養(yǎng)性物質(zhì)含量較高有直接關(guān)系。有關(guān)單位的研究結(jié)果表明，我國一些城市湖泊、水庫都已達(dá)到中等營養(yǎng)化及重富營養(yǎng)化水平。富營養(yǎng)化污染已成為目前世界各國所共同面臨的重大環(huán)境問題。

目前我國污水處理率不高，大多數(shù)污水處理廠不具備經(jīng)濟(jì)有效的除磷工藝和方法，尤其是對低濃度的含磷廢水。

常用的廢水除磷的方法有生物法，化學(xué)法和吸附法。生物法除磷出水磷酸鹽磷濃度一般在0.5mg/L以上，大大高于地面水體磷濃度標(biāo)準(zhǔn)。化學(xué)法除磷需要與生物處理結(jié)合，否則形成的磷酸鹽沉淀很難從水中沉淀分離出來。吸附法除磷是利用吸附劑提供的大比表面積，通過磷在吸附劑表面的吸附、離子交換或表面沉淀過程，實(shí)現(xiàn)磷酸鹽從廢水中的分離。吸附法除磷工藝簡單，運(yùn)行可靠，可以作為生物法除磷的必要補(bǔ)充，也可以作為單獨(dú)的除磷手段。但目前所用的工業(yè)吸附劑對磷的吸附選擇性低、吸附容量小，導(dǎo)致處理成本高。

對于高砷、高氟地下水在我國農(nóng)村和中小城鎮(zhèn)飲用水中存在的嚴(yán)重問題，我國將在11.5期間著力解決。高效的除砷和氟吸附劑材料和水處理方法是國家迫切需要的技術(shù)。國內(nèi)外都有利用礦物作為載體，附著稀土、鋁、鐵氫氧化物作為活性組分，吸附處理高砷、高氟地下水的報(bào)道，例如以沸石、河沙作為載體，經(jīng)稀土、鋁、鐵鹽等活化處理，吸附處理高砷、高氟地下水。但是，這些礦物材料的比表面積低，吸附效果不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種高比表面積、高吸附容量、低成本的凹凸棒石粘土-氫氧化鋁/鐵納米復(fù)合材料，以其作為吸附劑，用于處理水中低濃度磷、砷、氟。

本發(fā)明同時(shí)提供吸附劑的制備方法及其在用于處理水中低濃度磷、砷、氟的方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明凹凸棒石粘土-氫氧化鋁/鐵納米復(fù)合吸附劑的特點(diǎn)是通過納米復(fù)合，在凹凸棒石礦物表面負(fù)載鋁氫氧化物或負(fù)載鋁和鐵氫氧化物混合物，按重量百分比，鋁氫氧化物或鋁和鐵氫氧化物混合物在復(fù)合吸附劑中的含量為5-50％；所述鋁和鐵氫氧化物混合物中鋁氫氧化物的含量不小于鐵氫氧化物。

本發(fā)明復(fù)合吸附劑的特點(diǎn)也在于：

所述凹凸棒石粘土中按重量百分比含有：凹凸棒石50-80％，白云石10-30％，石英和長石雜質(zhì)含量不大于10％。

形成復(fù)合在凹凸棒石表面的鋁氫氧化物和鐵氫氧化物所使用的鋁、鐵化合物為易溶化合物，所述易溶化合物為鋁和鐵的硫酸鹽、硝酸鹽、氯化物鹽，以及聚合鐵和聚合鋁中的一種或幾種。

本發(fā)明凹凸棒石粘土-氫氧化鋁/鐵納米復(fù)合吸附劑的制備方法，其特點(diǎn)是按如下步驟操作：

a、選擇凹凸棒石含量不小于50％的凹凸棒石粘土礦石，預(yù)先堆存、均化；

b、向凹凸棒石粘土原料中加水，調(diào)節(jié)凹凸棒石粘土與水的質(zhì)量體積比為2～3g/mL，經(jīng)剪切擠壓成為凹凸棒石粘土片狀物；

c、所述凹凸棒石粘土片狀物干燥后粉碎成為通過200目篩的凹凸棒石粘土粉體；

d、將10g凹凸棒石粉體加入100mL水中，攪拌致凹凸棒石粘土成均勻的漿狀，加入5～10gAlCl₃和0～4g?FeCl₃，持續(xù)攪拌到鋁離子和鐵離子水解完全，至無氣泡產(chǎn)生，脫水成泥餅狀，得到吸附劑。

本發(fā)明制備方法的特點(diǎn)也在于：

所得吸附劑經(jīng)進(jìn)一步干燥、粉碎得到粉狀吸附劑；對于所述粉狀吸附劑進(jìn)一步造粒、干燥得到吸附劑顆粒。

所述干燥溫度不高于80℃。

本發(fā)明凹凸棒石粘土-氫氧化鋁/鐵納米復(fù)合吸附劑用于水處理的方法的特點(diǎn)是將所述吸附劑配成懸浮液直接投加到被處理水體中，或?qū)⑽絼╊w粒裝填成為固定床吸附柱置。所述被處理水體中可溶性磷的濃度小于5mg/L時(shí)，或水中砷濃度小于0.1mg/L，或氟濃度小于2mg/L時(shí)，每100ml被處理水吸附劑用量不大于0.1g。

本發(fā)明復(fù)合吸附劑用于水處理方法的特點(diǎn)也在于：所述被處理水為生活污水處理廠出水、湖水、河流水或景觀水，或高氟、或高砷的地下水。