[發(fā)明專利]一種富含植物多酚水體凈水用吸附劑的制備方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2010-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101912765A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊飛;史鵬博;徐冰冰;張立秋;孫德智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/10
• 分類號(hào): B01J20/10;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/34
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種富含植物多酚水體凈水用吸附劑的制備方法。

背景技術(shù)

植物多酚類物質(zhì)是高等植物體內(nèi)的次生代謝產(chǎn)物，它廣泛存在于植物的皮、根、葉以及果實(shí)中。植物多酚類物質(zhì)在植物體內(nèi)的含量?jī)H次于纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。其中，最為典型的植物多酚物質(zhì)是單寧酸。在植被覆蓋率高的水域，水體中存在大量單寧酸。此外，單寧酸也是一種最重要的工業(yè)原料，它是鞣革、染料、造紙和絲綢等輕工業(yè)的主要原料。因此，在眾多輕工業(yè)企業(yè)的廢水中普遍含有大量單寧酸。研究表明，植物多酚類物質(zhì)單寧酸在水體中的存在顯著地影響著正常給水處理工藝的除污染效果。單寧酸和腐殖酸等天然有機(jī)物結(jié)構(gòu)極為類似，它的存在可以使水體中的膠體顆粒Zeta電位下降，增加了膠體顆粒的穩(wěn)定性，導(dǎo)致常規(guī)給水處理混凝工藝的處理效果顯著下降。為了達(dá)到除污染的目的，需要顯著增加混凝劑的投加量。研究表明，當(dāng)水體中植物多酚類物質(zhì)單寧酸濃度達(dá)到20mg/L時(shí)，混凝劑用量較常規(guī)混凝處理工藝需增加4～5倍。混凝劑投量的大幅增加，直接導(dǎo)致水處理成本增加，出水中殘余鋁濃度偏高。更嚴(yán)重的是，經(jīng)混凝工藝后剩余的植物多酚類物質(zhì)單寧酸對(duì)消毒工藝也具有顯著的負(fù)面影響。有研究報(bào)道，單寧酸是鹵代消毒副產(chǎn)物的主要前軀體。在氯化消毒和氯胺消毒過(guò)程中，單寧酸可以誘發(fā)生成大量的鹵代消毒副產(chǎn)物，如鹵代烴和鹵代羧酸。這些消毒副產(chǎn)物將嚴(yán)重影響水體的化學(xué)安全性。化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)對(duì)植物多酚類物質(zhì)單寧酸的強(qiáng)化去除效果也不理想，反而會(huì)對(duì)混凝工藝構(gòu)成負(fù)面影響，降低其除污染能力。

硅鐵復(fù)合氧化物吸附劑，集成了氧化鐵、羥基氧化鐵和氧化硅等多種形態(tài)硅鐵氧化物的表面特性，充分發(fā)揮氧化鐵、羥基氧化鐵和氧化硅的吸附能力，進(jìn)而提高對(duì)水體中植物多酚類物質(zhì)單寧酸的去除效果，起到對(duì)富含植物多酚類物質(zhì)單寧酸水體的除污染效果。鐵和硅也是我國(guó)蘊(yùn)藏豐富的礦物，以鐵和硅為原料構(gòu)建的高效吸附劑，原料成本低廉。硅鐵復(fù)合氧化物吸附劑采用鐵鹽、硅酸鈉以及堿液共沉淀的方法制備而成，工藝簡(jiǎn)單，便于操作，成本低廉。由此可見(jiàn)，硅鐵復(fù)合氧化物吸附劑不僅原料和制備成本低廉，同時(shí)其表面性質(zhì)獨(dú)特，具有較大的比表面積和發(fā)達(dá)的空隙，為植物多酚類物質(zhì)單寧酸的強(qiáng)化去除提供了吸附空間和吸附活性位，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的吸附劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)富含植物多酚水體，為解決現(xiàn)有常規(guī)給水處理工藝對(duì)植物多酚類物質(zhì)單寧酸去除效果差、成本高的問(wèn)題，提出一種富含植物多酚水體凈水用吸附劑的制備方法。

本發(fā)明提供的吸附劑——硅鐵復(fù)合氧化物吸附劑，可以顯著提高常規(guī)給水處理工藝對(duì)富含植物多酚水體的除污染效果。與其他吸附劑相比，硅鐵復(fù)合氧化物吸附劑對(duì)植物多酚類物質(zhì)單寧酸的去除效果極佳。同時(shí)，硅鐵復(fù)合氧化物吸附劑的原料成本低廉，制備工藝簡(jiǎn)單，大大降低吸附劑的制備成本。

本發(fā)明提供的吸附劑——硅鐵復(fù)合氧化物吸附劑，其特征在于該吸附劑可用于水的深度處理工藝中的吸附工藝。針對(duì)富含植物多酚水體，提高常規(guī)水處理工藝的除污染能力。該吸附劑是以鐵鹽和硅酸鹽為基礎(chǔ)制備原料，采用堿液進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，后經(jīng)老化、干燥和洗滌等步驟制備出以氧化鐵、羥基氧化鐵及二氧化硅為主要活性成分的硅鐵復(fù)合氧化物吸附劑。

硅鐵復(fù)合氧化物吸附劑的制備方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)：

(1)配制Fe(NO₃)₃溶液，濃度在0.08～0.12mol/L，并于室溫存放；

(2)配制Na₂SiO₃溶液，濃度在0.02～0.03mol/L，并于室溫存放；

(3)將上述兩種原料溶液混合，形成鐵硅比為4∶1的復(fù)合金屬鹽溶液；

(4)將濃度為30％的氨水溶液緩慢逐滴加入上述混合溶液中，使混合液逐步形成懸濁液，控制滴定終點(diǎn)pH為9.0-10.0；

(5)所形成的懸濁液老化過(guò)夜；

(6)對(duì)上述經(jīng)老化的懸濁液，進(jìn)行離心，并在65-75℃下干燥后，得到硅鐵復(fù)合氧化物吸附劑粗體；并將上述粗體，用去離子水反復(fù)清洗-靜沉，直到上清液pH和電導(dǎo)率不變?yōu)橹梗?/p>

(7)將上述粗體在65-75℃下干燥后，對(duì)樣品進(jìn)行研磨并過(guò)篩，選取粒徑在0.075～0.15mm，得到硅鐵復(fù)合氧化物吸附劑。

本發(fā)明涉及的硅鐵復(fù)合氧化物吸附劑對(duì)水體中植物多酚類物質(zhì)單寧酸的去除效率為80％。其中植物多酚類物質(zhì)單寧酸濃度為20mg/L，吸附劑濃度為5g/L。吸附劑對(duì)植物多酚類物質(zhì)單寧酸具有較好的去除效果。

附圖內(nèi)容