[發明專利]一種羥基鐵包覆型除砷材料的制備技術

無效

• 申請號: 201010271666.2
• 申請日: 2010-09-02
• 公開（公告）號: CN102380342A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 欒兆坤;李亦然;彭先佳;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: B01J20/08
• 分類號: B01J20/08;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
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技術領域

本發明屬于環境保護領域，特別涉及一種羥基鐵包覆型除砷材料的制備技術，可用以制備結構穩定、吸附性能優良的羥基鐵包覆型除砷材料，用以去除水中砷。

背景技術

砷化物從被發現以來就以其毒性而聞名。水中砷污染可嚴重威脅接觸人群的呼吸、消化、心血管、神經、泌尿、造血等多個系統，甚至威脅生命。

吸附法是簡單易行的砷去除技術，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，進而實現水中砷污染的去除。吸附床或吸附塔中填裝吸附劑是一種應用范圍廣、處理效率高、工藝簡單的實用水處理工藝。吸附床或吸附塔工藝對裝填吸附劑有兩方面的技術要求，一方面為具有高效的污染吸附能力，另一方面為具有一定的粒度，以獲得一定的床(塔)內水流通路，進而控制吸附床/塔前后的水頭損失。

目前已有大量關于高效砷吸附劑的研究工作，其中，羥基鐵(FeOOH，FeO(OH)·H₂O或Fe(OH)₃)作為一類高活性廉價砷吸附材料引起廣泛關注。自然界中羥基鐵常以無定形態、針鐵礦(goethite)、纖鐵礦(lepidocrocite)、大方纖鐵礦(feroxyhyte)等形式存在。羥基鐵的羥基基團較為活躍，易于被砷化物取代，進而形成穩定的砷酸鐵化合物。通過上述作用，羥基鐵吸附劑可高效富集水中的砷化物。

為了使羥基鐵能夠應用于實際水處理工業中，目前已有大量工作涉及粒狀羥基鐵除砷劑的研制和應用。粒狀羥基鐵除砷劑一方面能夠高效吸附水中砷污染，另一方面可滿足過濾工藝對水頭損失的要求。然而，已有報道顯示粒狀羥基鐵除砷劑經過長期使用后容易破碎，從而限制了粒狀羥基鐵在吸附去除砷污染領域中的應用。

羥基鐵包覆型除砷材料是通過物理及化學手段將羥基鐵活性成分包覆于硬質基質表面，一方面可使羥基鐵活性組分充分接觸來水，降低無效羥基鐵組分的比例，進而降低成本；另一方面可強化除砷劑的物理穩定性，使之不易破碎，延長吸附劑的使用時間。目前已有研究利用沉積法制備羥基鐵包覆型砷吸附劑的制備工藝，其工藝路線總體可分為以下幾步：1)將基質浸泡于鐵鹽溶液中，2)通過調節溶液酸堿環境使鐵鹽生成羥基鐵沉淀附著于基質表面，3)通過物理或化學手段穩定羥基鐵的礦物形態，4)采用水洗法清除基質附著不穩的羥基鐵組分，5)干燥后得成品羥基鐵包覆型除砷材料。

本專利涉及一種新型羥基鐵包覆型除砷材料的制備方法，與傳統沉積法不同，本發明利用粘合劑組分將羥基鐵粉末均勻包覆于基質表面。本專利制備的新型羥基鐵包覆型除砷材料除了具備傳統包覆型吸附劑的高吸附能力，不易破碎等優勢，還具備以下技術優勢：

1)本發明制備的羥基鐵包覆型砷吸附劑可適用于較為復雜的水流環境。羥基鐵組分與基質結合緊密，不易脫落。

2)經本發明制備的羥基鐵包覆型砷吸附劑處理后，出水澄清透明，無鐵鹽用于水處理常見的出水發黃現象。

3)本發明涉及的羥基鐵包覆型砷吸附劑的制備工藝可制備外形規則統一，粒徑均一的包覆型砷吸附劑，進而較好地滿足吸附設備對填料的尺寸要求。

4)本發明羥基鐵包覆型砷吸附劑的制備工藝簡單，所需設備投資小，生產過程中羥基鐵的利用率高，生產工藝中無需大量清洗水。

因此，本發明涉及的羥基鐵包覆型除砷材料可以更好的適應實際生產和水中砷污染去除。

發明內容

本發明的目的在于提供一種性能穩定、生產簡便的羥基鐵包覆型砷吸附劑的制備方法。

本發明的主要技術內容在于：向待包覆基質中逐漸加入羥基鐵粉末和粘合劑組分，在加藥過程中通過機械力使羥基鐵/粘合劑混合物充分混合，并均勻覆蓋于基質表面。待粘合劑溶劑揮發后即得成品羥基鐵包覆型砷吸附劑。

本發明采用的羥基鐵粉末可以通過鐵鹽堿性條件沉淀、粉碎、洗滌、烘干自行制備，也可購買商品氫氧化鐵。羥基鐵粉末的粒徑為100-200目，粒徑愈小羥基鐵粉末與待包覆基質的結合愈均勻，所得成品結構更穩定。

本發明涉及的羥基鐵粉末的加入方式為，可通過粉末泵、傳輸帶等機械方式逐步加入，也可通過人工分批次加入。羥基鐵粉末的加入量為，可加入待包覆基質質量5-30％的羥基鐵粉末。羥基鐵過少影響產品的砷吸附能力，羥基鐵過多影響產品的物理穩定性。