[發明專利]一種飲用水除砷(III)納米光催化氧化劑的制備方法

無效

• 申請號: 201210097354.3
• 申請日: 2012-04-05
• 公開（公告）號: CN102671649A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 姚淑華;張亞星;石中亮
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J21/06;B01J35/06;C02F1/72;C02F1/30;C02F1/58
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及水體中As(III)的光催化氧化劑的制備方法，具體地說是對As(III)氧化去除的一種負載型納米光催化氧化劑的制備方法。?

背景技術

砷是致癌、致突變因子，對動物還有致畸作用，長期的砷暴露可引起黑腳病、神經痛、血管損傷、增加心臟病發病以及導致皮膚、肺、肝臟、膀胱及前列腺等器官癌變等。人體對砷的攝入途徑主要是通過食物和飲用水，其中消化系統對砷的吸收是最重要的途徑。，因此飲水除砷是防治地方性砷中毒的有效措施。世界衛生組織1993年重新修訂飲用水砷的最高允許濃度，確定為10?μg·L^-1。歐盟和美國已經重新制定了飲用水砷含量標準，飲用水砷的最高允許濃度從50?μg·L^-1?下降至10?μg·L^-1。新的衛生標準對砷的去除和工藝提出了更高要求。

飲用水中的砷主要包括五價砷As(Ⅴ)和三價砷As(Ⅲ)，其中As(Ⅲ)具有更強的毒性。某些地區地下水中As(Ⅲ)的含量相對較高，可達70%以上。在眾多除砷技術中，吸附法由于效率高、處理流量大，操作簡便、成本低等特點而被廣泛應用在飲水的凈化除砷。然而現有吸附劑一般對As(Ⅴ)的吸附性較好，而對As(Ⅲ)的吸附性能較差，因此對As(Ⅲ)的去除是飲用水除砷的一個難點。一些工藝通過添加氧化劑將飲用水中的As(Ⅲ)預氧化為As(Ⅴ)，再用吸附劑去除以達到有效去除砷的目的，常用的氧化劑有高錳酸鉀、合成海綠石、次氯酸鈉、臭氧、氯氣、過氧化氫、高鐵酸鹽等，然而這些方法均存在一定的局限性。為適應新飲水中砷的安全標準，需要尋找更有效的As(Ⅲ)氧化方法。最近的一些研究表明，納米TiO₂光催化劑可將As(Ⅲ)有效氧化為As(Ⅴ)。雖然納米TiO₂具有比表面大、反應活性好等優點，但存在易凝聚、處理后催化劑分離回收困難及光的穿透深度低等缺點，使得該方法很難實用化。開發負載型光催化材料可克服上述缺點，即把對As(Ⅲ)具有較好光催化氧化性能的金屬氧化物負載于多孔材料。關于負載型納米TiO₂光催化降解有機污染物已有較多研究，但活性碳纖維負載納米TiO₂在飲用水As(Ⅲ)氧化領域中尚未被廣泛應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種飲用水除砷(???????????????????????????????????????????????)納米光催化氧化劑的制備方法，利用納米TiO₂具有比表面積大、活性高等特點，把納米TiO₂負載到活性炭纖維的表面及內部，研制出成本相對低廉，氧化性能高的綠色環保氧化劑。氧化劑僅含有碳、鈦、氧三種常見元素，對人體健康沒有風險。

本發明的技術方案為：

一種飲用水除砷()納米光催化氧化劑的制備方法，按如下步驟操作：

選取孔體積為0.100-0.500?cm³/g的市售活性炭纖維，先在去離子水中煮沸3-5?h，超聲處理60-120?min，100-120℃真空干燥24?h；

在鈦鹽中加入無水醇，鈦鹽與無水醇體積比為?1:2；?

磁力攪拌下滴入穩定劑乙酰丙酮和緩釋劑冰醋酸，穩定劑、緩釋劑和鈦鹽的體積比約為?2:3:4；

按鈦鹽、無水醇、水體積比1:4:1滴加無水醇和水的混合液；滴加完畢后，超聲振蕩1～3?h，靜置24～72?h；

室溫下，將10～20?g預處理的活性碳纖維放入已制備好的100～200?mL二氧化鈦溶膠中浸漬12～48?h，蒸干溶劑，氮氣保護下在馬弗爐中煅燒1～2?h得產品。

所述的一種飲用水除砷()納米光催化氧化劑的制備方法，其所述鈦鹽為硫酸氧鈦、鈦酸四丁酯、四氯化鈦。

所述的一種飲用水除砷()納米光催化氧化劑的制備方法，其所述醇溶液為C1-C6一元醇、C2-C8的低碳2-4元醇。

所述的一種飲用水除砷()納米光催化氧化劑的制備方法，其所述一元醇為乙醇或丙醇；低碳2-4元醇為乙二醇或丙三醇。

本發明具有如下優點：

1．氧化速率快，本發明氧化劑（2.0?g/L）可在60?min內將4?mg·L^-1的As(III)全部氧化。

2．制備方法簡單，成本低廉。

反應條件溫和：在常溫常壓下反應，一般實驗室、中小企業即可制備，不會發生燃燒、爆炸等危險情況。