[發(fā)明專利]一種去除水中有毒元素砷的吸附劑及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210360306.9
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102886240A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設計）人: 苑春剛;金毅;江萬平
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: B01J20/08
• 分類號: B01J20/08;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;郭紹華

技術領域

本發(fā)明涉及一種吸附劑及其應用，尤其涉及一種去除水中有毒元素砷的吸附劑及其應用，屬水處理技術領域。

背景技術

砷是一種環(huán)境中普遍存在、毒性強、可致癌的元素。有研究表明，長期接觸砷，即使是很低的濃度也可以引起生物體的病變。長期接觸和飲用被砷污染的水體，會引起肺癌、肝癌和皮膚癌等。為了最小化砷的危害，世界衛(wèi)生組織（WHO）規(guī)定飲用水的砷含量不得超過10μg/L。所以，去除水體中的砷對保護生態(tài)環(huán)境和人類健康都具有十分重要的意義。

目前，去除水體中的砷主要方法有混凝沉淀法、離子交換法、膜處理法和吸附法。其中吸附法被認為是最有前途的方法，這是因為吸附法具有其他方法不具備的有點，如：操作簡單、成本效益好等。用多元復合氧化物修飾粉煤灰做吸附劑是近幾年來比較流行的方法。這種方法利用到粉煤灰的多孔性和比表面積大的特點，同時使粉煤灰變廢為寶，妥善處理電廠固體廢棄物。而且多元復合氧化物比一元氧化物修飾可得到更好的吸附效果。因為粉煤灰比較廉價，多元復合氧化物修飾方法簡單，吸附容量較高，處理效果理想。所以這種制備吸附劑的方法可以廣泛使用。但是粉煤灰自身對水溶液中五價砷的飽和吸附容量不高，處理效果不好，解決這一問題、以充分利用粉煤灰，是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術之缺陷、提供一種去除水中有毒元素砷的吸附劑，所述吸附劑對砷的吸附容量高、處理效果好。此外，本發(fā)明還要進一步提供所述吸附劑的應用。

本發(fā)明所述技術問題是由以下技術方案實現(xiàn)的。

一種去除水中有毒元素砷的吸附劑，所述吸附劑由鋯錳復合氧化物對酸洗后的粉煤灰進行修飾而得。

上述吸附劑，所述鋯錳氧化物由ZrOCl₂·8H₂O和MnSO₄·H₂O制備而成，兩者的摩爾比在1:4至3:2。

上述吸附劑，所述酸洗后的粉煤灰的粒徑為小于60μm，并經(jīng)弱酸進行預處理；所述弱酸進行預處理具體為：將粉煤灰加入去離子水，200r/min條件下攪拌，用2?mol/L稀硝酸調(diào)節(jié)溶液pH=2，同時維持pH恒定，保持200r/min轉速攪拌1h，將攪拌后的溶液過濾，反復沖洗直到?jīng)_洗后的溶液pH為6.5-7.5為止，在105℃下真空干燥6?h，即得酸洗后的粉煤灰。

上述吸附劑，所述鋯錳復合氧化物對粉煤灰進行修飾的過程為：在水溶液中加入氧氯化鋯和硫酸錳生成鋯錳氧化物，再加入弱酸處理后的粉煤灰，使鋯錳氧化物沉積到粉煤灰表面，即得吸附劑。

上述吸附劑，所述用鋯錳復合氧化物對粉煤灰進行修飾的過程具體為：將氧氯化鋯和硫酸錳加入到水溶液中，在200r/min攪拌的情況下用1?mol/L?的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=7.5，持續(xù)攪拌1h，然后加入清洗后的粉煤灰，粉煤灰的量與溶液的固液比1:20?(g/mL)，繼續(xù)攪拌0.5h，待反應完成后靜止24小時老化，過濾，用去離子水反復沖洗粉煤灰直到?jīng)_洗后的溶液的pH為7-8，收集修飾后的粉煤灰，在真空干燥箱內(nèi)、以80?℃溫度真空干燥4小時，即得能夠吸附水中有毒元素砷的吸附劑。

一種利用吸附劑去除污染水中砷酸根離子的方法，所述方法利用上述吸附劑，在pH為3-5的條件下進行砷酸根離子的吸附，吸附溫度為20-60℃，吸附時間為30min-120min。

上述方法，當水中砷離子的濃度范圍為0.05-50μg/mL，吸附劑與污染水的重量比為1:2500。

本發(fā)明所述的去除水中有毒元素砷的吸附劑，其優(yōu)點在于：（1）它利用電廠固體廢棄物粉煤灰為原材料制備高效砷吸附劑，達到以廢治廢、變廢為寶的目的；（2）制備過程簡單易行，成本低廉；（3）負載后的粉煤灰對污染水中砷酸根離子的吸附能力強，吸附容量較高（在溶液pH為?3-5，震蕩2?h，吸附劑量1?g/L，初始濃度10?μg/mL時，砷的去除率可達93.81%?-?98.08%；在溶液pH=?3，震蕩20?h，吸附劑量1?g/L，初始濃度50?μg/mL時，飽和吸附容量為38.36?mg/g）。

附圖說明

圖1???酸洗粉煤灰的掃描電子顯微鏡（SEM）照片；

圖2???負載鋯錳復合氧化物粉煤灰材料掃描電子顯微鏡（SEM）照片。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。

實施例1??酸洗粉煤灰