[發明專利]一種去除天然水體中砷離子的復合吸附材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210341749.3
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN102872825A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 涂保華;雷春生;梅宇韜
• 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;C02F1/62
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技術領域

本發明涉及一種去除天然水體中砷離子的復合吸附材料及其制備方法，具體涉及含砷離子水體的深度處理，屬于環境保護中廢水處理領域。

背景技術

砷是一種類金屬，由于它的很多特性與重金屬相似，因此有時將其歸為重金屬之列。大量的砷化物通過化學過程和生物轉化以不同形態存在于水、底泥、土壤、植物、海洋生物、和人體內，并且在各砷化物之間形成循環。質砷不溶于水，攝入有機體后幾乎不被吸收而完全排出，一般無害；但是有許多砷酸鹽易溶于水，如亞砷酸酐、砷酸酐、亞砷酸鈉、砷酸鈉。亞砷酸酐溶于水形成亞砷峻，比砷酸的毒性大。As³⁺對細胞毒性最強，尤以三氧化二砷(俗稱信石，砒霜等)的毒性最為劇烈，其溶解度可高達30％。As³⁺進入人體內，除了對線粒體呼吸作用有明顯的作用外，As³⁺還可與酶蛋白的巰基(--SH基)反應結合形成特定的結合物，抑制酶的催化作用，阻礙細胞的呼吸而顯毒性作用，從而影響神經系統和毛細血管通透性，對皮膚和黏膜有刺激作用。經黏膜或皮膚吸收的砷及化合物，主要沉積在毛發、指甲、骨、肝和腎等器官。中毒后會出現惡心、嘔吐、腹痛、四肢痛性痙攣，最后導致昏迷、抽搐、呼吸麻痹而死亡。如果是慢性中毒，也會導致肝。腎損害與多發性周圍神經炎，最終可致肺癌、皮膚癌。我國的砷污染情況也不容樂觀，內蒙古、河套、臺灣等地飲水中含砷量高達0.2～2.0mgAs/L，嚴重超過我國現行地表水環境質量標準≤0.05mgAs/L(GB3838-2002)，導致地方性砷中毒。

砷環境的污染一旦形成，將很難在環境中消除，特別是對水體的污染，最終可以通過食物鏈或地面水、地下水進入人體而危害人類健康。面對水體砷污染的嚴重狀況，亟需研究、開發高效經濟的水中砷、鎘處理技術，以盡快地解決水體砷、鎘污染對人類生存的威脅。

目前，國內外有關處理工業含砷廢水的幾種常見方法主要有離子交換法、膜分離法和吸附法等。離子交換是用離子交換劑上的離子和廢水中的離子進行交換而除去廢水中的有害離子的方法，具有回收利用、處理量大、出水水質好、重復用水的優點，但離子交換法處理廢水時最大的缺陷在于交換劑易受污染或氧化失效，交換樹脂再生的成本高，在一定程度上受到容量的限制，?一次性投資較大，附屬設備較多，操作費用高；膜分離法是利用高分子或無機半透膜所具有的選擇性來進行物質分離的技術，具有有分離效率高、耗能低的優點，同時可以回收鎘金屬，但膜組件的設計困難，投資也比較高，影響了膜法的應用；吸附法因是一種廣泛用于從水溶液中去除砷離子的方法，其中吸附劑與砷離子之間通過靜電相互作用或者吸附劑與砷離子螯合而達到去除水中砷離子的目的。傳統的吸附劑有活性炭，離子交換樹脂。活性炭具有比表面積大、多孔的特點，但是再生成本較高。離子交換樹脂具有比表面積大、多孔性吸附性能高的優點，但是制備成本高，工藝復雜。因此，需要開發一種成本低，來源廣泛的吸附材料。

廢啤酒糟又稱廢麥糟，是啤酒工業中的主要副產物(占副產物的80％以上)，是以大麥為原料，經發酵提取籽實中可溶性碳水化合物的殘渣。據統計，每生產1t啤酒大約產生1/4t的啤酒糟(含水分75～80％)，目前我國啤酒糟年產量己達1000多萬t，其中蛋白質的質量分數為23％～27％，是一種好的蛋白質資源，而麥糟中不但含有豐富的蛋白質，還含有豐富的粗纖維和脂肪等成分，因此經過加工之后可以制成良好的吸附材料。

發明內容

本發明針對目前吸附材料制備成本高的問題，提供了一種改性廢麥糟/羥基鐵離子溶液復合吸附材料，該材料可以高效的去除水中的砷離子。

本發明的另一個目的是解決了現有飲用水中砷離子去除方法工藝復雜的問題。

為達到上述目的，本發明所采取的技術方案是：

(1)稱取20g經過高溫預處理的廢麥糟加入裝有100mL質量分數為8％的Ca(OH)₂溶液的250mL細口玻璃瓶中，震蕩，使其凝膠化13～16h，取出陳化1～3d后，用去離子水洗凈，然后用無水乙醇清洗，抽濾，然后放入300℃的馬弗爐中灼燒2～4h，取出冷卻后，保存備用；

(2)取適量改性廢麥糟于燒杯中，加蒸餾水用攪拌器充分攪拌調節溶液至pH＝11后配制成4.5g/L的懸浮液，將此懸浮液緩緩倒入0.001mol/L的羥基鐵離子溶液中，用攪拌器充分攪拌均勻，分別靜置陳放個2～4個月后離心，棄去上清液將所得沉積物用蒸餾水沖洗若干次，并在50～60℃溫度下烘干、研磨，即得本發明的吸附材料。