[發明專利]一種泥漿型鐵基赤泥除砷劑的制備與應用方法

無效

• 申請號: 200910244171.8
• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN102115225A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 欒兆坤;李亦然;王軍;賈智萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/62;B01J20/02
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于水處理、資源再利用領域，特別涉及水體砷污染的廉價高效快速處置材料及其應用工藝，可應用于發生砷污染事故時水體的應急處置，也可應用于水廠混凝工藝進行常規砷去除。

背景技術

砷是一種廣泛分布于大氣、水、土壤、巖石和生物體中具有類金屬特性的元素。砷化物從被發現以來就以其毒性而聞名。人體接觸高濃度砷會發生急性砷中毒，長時間接觸砷會導致慢性中毒。砷中毒可嚴重危及人體的呼吸、消化、心血管、神經、泌尿、造血等多個系統，甚至威脅人類生命。近幾年，我國連續發生水環境砷污染和砷中毒事件，如2004年遼寧省阜新市發生砷污水泄漏事故，2007年貴州都柳江砷污染事件，2008年廣西河池砷中毒事件，2008年湖南辰溪砷中毒事件，2008年云南陽宗海湖砷泄漏重大污染事件等。一系列的砷污染，砷中毒事故直接威脅當地飲水安全，給生產生活帶來嚴重影響。

目前國內外的砷去除方法主要有：吸附，離子交換，絮凝(共沉淀)，納濾，膜蒸餾，光催化氧化，反滲透和生物法等。吸附法和絮凝(共沉淀)法是簡單易行的廢水處理技術，適用面廣，使用工藝多樣，能處理復雜水環境的砷污染。吸附法是以具有高比表面積、不溶性的固體材料作吸附劑，通過物理吸附作用、化學吸附作用或離子交換作用等機制將水中的砷污染物固定在自身的表面上，絮凝(共沉淀)法是通過添加陽離子型化學藥劑，與水體中陰離子砷化合物形成不溶性沉淀與水分離，以達到砷污染去除的目的。目前國內外已有關于利用廉價材料吸附水中砷的研究，焚燒爐煤灰(Fan?Yun?Fana，Fu-ShenZhang，Yinan?Feng，Journal?of?Hazardous?Materials?159(2008)313-318)沸石巖(F.Ruggieri，V.Marín，D.Gimeno，Engineering?Geology?101(2008)245-250)等均作為吸附材料用以去除水中砷污染。將工業廢料經過一定的改性處理進行水中砷去除是一種簡單易行，效果明顯的水中砷污染的去除方法。同時，有學者關注利用鐵鹽等化學藥劑絮凝(共沉淀)法除砷。(Yongfeng?Jia，George?P.Demopoulos，Water?research42(2008)661-668)。目前，利用絮凝(共沉淀)和吸附法聯合作用除砷的工作較少，本發明目的為利用工業廢料和亞鐵鹽制備一種結合絮凝(共沉淀)和吸附法去除水中砷污染的藥劑及該新型除砷藥劑的應用方法。

赤泥是氧化鋁生產過程中產生的礦物殘渣，因其富含氧化鐵(15～50％)呈紅褐色而被稱為赤泥。在氧化鋁生產過程中，每生產1噸氧化鋁就約有0.5～1.3噸的赤泥產生。近年我國氧化鋁產業高速發展，2007年我國氧化鋁達到1000萬噸/年，2010年將達到1500噸/年。赤泥廢棄物的年堆積量將達到1200萬噸/年以上。堆存處置赤泥一方面耗費大量土地和資源，另一方面，由于其高堿含量，堆存處置赤泥對生態環境有較大的威脅。因此，將赤泥經過適當的改性活化用于水處理領域具有廣泛的市場前景和良好的社會和環境效益。目前已有利用赤泥制備吸附材料的工作，例如，S.W?Zhang等(S.W.Zhang，C.J.Liu，Z.K.Luan，X.J.Peng，Hazard.Mater.152(2008)，486-492.)通過酸、熱活化，鐵鹽改性等方法提高赤泥的砷吸附能力。單純吸附法的除砷效率低于混凝(沉淀)與吸附結合除砷的效率。同時，有研究利用鐵鹽與砷混凝(共沉淀)去除水中砷污染，其藥劑投加量低，去除效率高，但是其絮體與水體分離能力差，工程應用困難。本發明提出的泥漿型鐵基赤泥砷吸附藥劑一方面具有較高的砷去除效率，另一方面具有良好的與水分離能力。其優勢如下：

1)泥漿型鐵基赤泥砷去除藥劑制備和使用方法均簡單易行，無需加熱等耗能過程，也無需投加酸、堿用以改性赤泥，節約成本。

2)游離態亞鐵可與砷發生作用，一方面可與砷形成共沉淀化合物，另一方面鐵鹽水解產生羥基鐵水體凝膠(如：Fe(OH)₂⁺、FeOH²⁺、Fe₂(OH)₂⁴⁺)，這類水合羥基鐵氧化物對砷具有較強的親和力且具有極大的比表面積，能高效吸附水中砷。