[發明專利]一種去除水中碳酸根的復合吸附材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210322162.8
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102872820A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 雷春生;高玉梅;雷思宇
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58
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技術領域

本發明是一種去除水中碳酸根的復合吸附材料及其制備方法，具體涉及含碳酸根污水的深度處理，屬于環境保護中污水凈化處理領域。

背景技術

碳酸根是一種弱酸根，它不可避免的存在于各種水體中。在天然水中碳酸化合物的來源主要有空氣中二氧化碳的溶解，巖石中碳酸鹽和重碳酸鹽的溶解，以及水生動植物的新陳代謝，土壤及淤泥中有機物質的生物氧化等。天然水體中的碳酸鹽含量差別很大，地下水碳酸鹽含量可高達數百毫克/升，大大高于地面水的碳酸鹽含量，有些地下礦泉水碳酸鹽含量甚至高達數克/升。碳酸鹽也可能是人工加入到某些特殊水體中的，如在有些工業生產用水中會添加高濃度碳酸類化合物，其對水的軟化、除鹽以及冷卻水的防垢和防蝕處理影響很大。因此必須嚴格控制水中碳酸根的含量。

目前，對水中碳酸根的研究較少，主要集中在對鉆井液中的碳酸根的處理。而處理鉆井液中的碳酸根則主要是化學法，可采用加石灰、石膏、氯化鈣等的方法提供鈣離子；該方法雖然簡便有效，但是一旦判斷不準確，加入的鈣離子的量不當，可能會導致鉆井液性能惡化。此外，也可以使用鹽酸或醋酸來除去水中碳酸根。強酸性的鹽酸雖可以有效去除碳酸根，但也可能會同時破壞水中各種礦物組分，弱酸性的醋酸雖不會破壞礦物組分，但可能無法將碳酸根徹底去除。因而傳統方法并不理想。

水滑石類化合物是一類具有層狀結構的陰離子黏土，這種物質既具有離子可交換性又具有孔徑可調變的擇形吸附的催化性能，可廣泛的應用于農業、工業、醫藥等各個領域。

生蔥鱗莖內膜為天然植物薄膜，其薄膜表面可以調節。生蔥鱗莖內膜上的傳遞具有選擇性，可以同時作為離子交換膜和沉積界面，為具有不同形貌的碳酸鈣晶體提供大量成核位點。

本發明利用一種生蔥鱗莖膜-水滑石復合吸附材料，使深度處理水中碳酸根不再是難題，既有效地去除了水中的碳酸恨離子，又避免引入新的離子而破換水體的其他組分，相比之下，具有明顯的優勢和廣闊的應用前景。

發明內容

本發明是針對兩種常用的處理碳酸根的試劑存在的缺點而提出的一種新思路，其是用鹽酸處理碳酸根時，會破壞礦物組分；其二是用醋酸根處理時，無法處理徹底。因此，提供一種避免上述缺點的方法就顯得尤為必要。本發明具有吸附效率高，操作簡單方便，成本低，不會引入新的離子，產物便于收集，處理過程無二次污染等特點。

因此，先提出本發明的原理為：

生蔥鱗莖內膜具有選擇透過性，水中的碳酸根可自由通過。由于水滑石的吸附作用，大量碳酸根通過生蔥內膜，與內膜包裹的含有鈣離子的水滑石接觸反應，大分子產物無法通過生蔥鱗莖膜出去，被吸附在水滑石表面，或滯留在生蔥鱗莖內膜提供的成核位點，或留在空隙中。從而達到了高效處理水中碳酸根的目的，且有效避免了上述兩種方法存在的問題

參照上述的原理，提出本發明所采用的技術方案是：

(1)先取新鮮生蔥100～120g，切出其根莖部分2～3cm，用去離子水反復沖洗3～5次，置于溶器是，加入300ml的去離子水，置于高速離心機中，在轉速為2500r/min條件下，離心30～40min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內膜；

(2)再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內膜15～25g置于容器中，用去離子水沖洗2～3次，加入到100mL質量分數為20％～30％的草酸溶液中浸泡8～10h，自然晾干；

(3)最后將權利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內膜混合放置，向其中加入2～4ml去離子水，靜置3～5h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復合吸附材科。

所述的水滑石的改性方法為：

(1)取水滑石50～100g，加入200～300ml去離子水，利用超聲波分散30～40min后，攪拌懸液，過100目篩，放入烘箱(60～70℃)干燥1～2h；

(2)再取上述烘干后的水滑石30～50g，放置于200～300ml氫氧化鈣溶液中，攪拌40～60min；

(3)最后將上述混合物置于250℃馬弗爐中烘烤3～5h，制得改性水滑石。

本發明的具體應用方法為：

取復合吸附材料15g，投放到體積為500mL、碳酸根濃度為200mg/L污水中，調整pH為7.0，靜置，吸附2～3個小時，測得污水中碳酸根的濃度在15mg/L以下，達到了地表水環境質量二級標準。

嚴格依照本發明方法將達到的有益效果如下：