[發(fā)明專利]一種光催化氧化飲用水中三價砷并吸附去除的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210561013.7
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103030189A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏志鋼;左俊輝;潘湛昌;謝英豪;任超艷;杜欣欣;趙順蓮
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/72;C02F1/28;C02F1/58;B01J23/755;B01J23/889
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體涉及到一種光催化氧化飲用水中三價砷并吸附去除的方法。

背景技術(shù)

??眾所周知，砷在飲用水中是一個普遍的污染物，長期暴露于砷中會導(dǎo)致各種各樣的癌癥和其它的疾病。世界衛(wèi)生組織重新修訂了飲用水中砷的標(biāo)準(zhǔn)，從0.05?mg/L下降到0.01?mg/L。水中砷主要以兩種狀態(tài)存在，三價砷和五價砷，和五價砷相比，三價砷對人來說毒性更大并且在環(huán)境中流動性更強(qiáng)且難以去除，所以一般的去除砷的過程是先通過氧化劑將溶液中的三價砷氧化成五價砷，再結(jié)合其它技術(shù)將五價砷去除。目前，去除砷的方法主要包括：混凝沉淀法、吸附法、氧化法、離子交換法、膜分離法、生物方法、光化學(xué)技術(shù)等。

?經(jīng)過專利檢索，目前大多數(shù)除砷的專利都是通過吸附法去除砷，如申請?zhí)?00410010501.4文獻(xiàn)提供了除氟、除砷水質(zhì)凈化器及其制備方法，申請?zhí)?00510110226.8的文獻(xiàn)提供了載鐵活性炭除砷吸附劑的制備方法，申請?zhí)?0061008135.8的文獻(xiàn)提供了一種鐵錳復(fù)合氧化物/硅藻土吸附劑的制備、使用及再生方法，申請?zhí)?00710104379.0的文獻(xiàn)提供了鐵鋁復(fù)合氫氧化物的合成方法及其應(yīng)用，申請?zhí)?00810226741.6的文獻(xiàn)提供一種基于原位生成復(fù)合金屬氧化物的吸附過濾除砷方法，申請?zhí)?00910084977.5的文獻(xiàn)提供基于鐵基復(fù)合氧化物去除水中砷的反應(yīng)器，申請?zhí)?01010165095.4的文獻(xiàn)提供除砷吸附劑的制備方法和除砷吸附劑，申請?zhí)?01110091212.1的文獻(xiàn)提供了Mn/Fe₂O₃復(fù)合吸附劑的制備方法及其去除水中砷(Ⅲ)的方法。這些吸附劑共同的一個特點(diǎn)是對溶液中三價砷吸附能力不強(qiáng)，五價砷的吸附效果較好。

?針對這個特點(diǎn)一些專利采用先通過氧化劑將三價砷氧化成五價砷，再加入吸附劑去除五價砷。這種方法可以降低砷對人體的毒性，同時有利于減小吸附劑的用量及成本，除砷效率高。申請?zhí)?00310107197.0的文獻(xiàn)提供雙氧水作為氧化劑去除水中砷的方法，再通過常規(guī)混凝法和吸附法去除。申請?zhí)?00310106665.2的文獻(xiàn)提供高錳酸鉀作為氧化劑，該方法先通過高錳酸鉀將溶液中的三價砷氧化成五價砷，在結(jié)合常規(guī)混凝及吸附法去除。申請?zhí)?00710072657.9的文獻(xiàn)提供預(yù)氧化-復(fù)合電解去除地下水中砷的方法，該方法利用臭氧、高鐵酸鉀、高鐵酸鉀、H₂O₂、光催化氧化試劑或Fenton試劑對含砷地下水進(jìn)行預(yù)氧化，從而把三價砷轉(zhuǎn)化成五價砷，經(jīng)過預(yù)氧化后的水通過含有鑄鐵屑和炭粒的濾床，預(yù)氧化階段剩余的氧化劑促進(jìn)本步驟的反應(yīng)。申請?zhí)?00810043413.2的文獻(xiàn)提供采用鐵-鈦復(fù)合氧化物納米材料處理受污染水的方法，該方法利用鐵-鈦復(fù)合氧化物的含砷溶液直接暴露于太陽光或者紫外光的照射下催化氧化三價砷成五價砷，并通過其吸附去除。申請?zhí)?00910312545.5的文獻(xiàn)提供一種高砷高堿廢水的處理方法，該方法利用游離氯、次氯酸鹽、臭氧、高錳酸鉀和Fenton試劑的一種或多種，將溶液中的三價砷氧化成五價砷，通過鐵鹽吸附去除。申請?zhí)?01010132065.3的文獻(xiàn)提供石膏沉淀-氧化沉砷-中和鐵鹽共沉污酸的方法，該方法利用雙氧水的氧化作用將三價砷氧化成五價砷，同時二價鐵氧化成三價鐵，在通過鐵鹽和砷酸根離子結(jié)合形成沉淀去除。

?以上申請的專利大部分都是通過加入氧化試劑，將溶液中三價砷氧化成五價砷，效果雖然明顯但存在一個共同的缺點(diǎn)就是氧化試劑的加入有可能在氧化過程中產(chǎn)生有毒的副產(chǎn)物，給后處理帶來影響，成本相對較高，尋找一種無毒高效的催化劑至關(guān)重要，二氧化鈦作為一種廉價、無毒、高效的催化劑已經(jīng)用于光催化氧化三價砷，但在可見光利用效率等方面仍需改進(jìn)。

?申請?zhí)?00910037585.3的文獻(xiàn)提供鉑摻雜二氧化鈦光電催化氧化去除砷的方法，該方法利用活性炭負(fù)載鉑摻雜的納米二氧化鈦微陽極，碳棒為陰極，紫外燈放置于反應(yīng)器頂部，通過光電協(xié)同的作用將溶液中的三價砷轉(zhuǎn)化成五價砷，通過活性氧化鋁去除。該方法氧化三價砷效果好，通過氧化和吸附兩步可以方便的去除溶液中的砷，但成本較高。

?目前二氧化鈦催化劑用于太陽光光催化氧化三價砷的研究結(jié)果表明，催化效率不高，太陽光的利用率不高。這主要來源于二氧化鈦對太陽光中的可見光部分催化效果差及太陽光透過溶液達(dá)到催化劑表面時光能損失較多，導(dǎo)致二氧化鈦在太陽光下催化溶液中的三價砷的效率很低。

發(fā)明內(nèi)容：