[發(fā)明專利]以硅酸鹽粘土與稻殼為原料制備高效吸附復(fù)合材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310016366.3
• 申請(qǐng)日: 2013-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103920459A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚超;秦澤勇;劉文杰;傅成義;浦玉忠;尹琳;秦小平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇正本凈化節(jié)水科技實(shí)業(yè)有限公司;常州大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 徐琳淞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以硅酸鹽粘土與稻殼為原料制備高效吸附復(fù)合材料的制備方法，屬于吸附劑的制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在過(guò)去的幾十年中，隨著工業(yè)的高速發(fā)展和城市化建設(shè)的加速，各地的飲用水水源受到日益嚴(yán)重的污染。飲用水中化學(xué)成分的數(shù)量在不斷增加，各種病原微生物因子不斷出現(xiàn)。英國(guó)、美國(guó)及荷蘭的一些流行病學(xué)家的調(diào)查研究證明，長(zhǎng)期飲用含多種微量有機(jī)物(尤其是致癌、致畸、致突變污染物)水的居民，其消化道的癌癥死亡率明顯高于飲用潔凈水的對(duì)照組居民。我國(guó)151個(gè)地表水源區(qū)有65.4％的人口飲用不符合飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水，其中約2億人飲用大腸菌群超標(biāo)的水，1.64億人飲用有機(jī)污染嚴(yán)重的水，與水源污染有關(guān)的疾病多達(dá)50余種，惡性腫瘤和肝炎的發(fā)病率呈明顯上升的趨勢(shì)。因此，去除飲用水中這些微量污染物已成為凈水的首要任務(wù)。我國(guó)大部分水廠所使用的都是針對(duì)較清潔水源水的常規(guī)水處理工藝，主要由混凝-沉淀—過(guò)濾—消毒單元組成。這種工藝對(duì)細(xì)菌和渾濁度等顆粒物的去除效果較好，而對(duì)以溶解態(tài)存在的“三致”污染物的去除效果不太理想，加之在輸水管網(wǎng)中造成的微生物污染，導(dǎo)致飲用水的安全性得不到保證。

目前，所采用的飲用水深度凈化技術(shù)有：膜分離、臭氧(O3)氧化、半導(dǎo)體光催化氧化(如納米氧化鈦)、吸附等技術(shù)。膜分離技術(shù)主要有超濾、納濾、反滲透等，具有高效、可調(diào)和工藝簡(jiǎn)便等優(yōu)特點(diǎn)。但由于膜孔徑非常小，水中的離子(包括對(duì)人體有益的微量元)幾乎除去，長(zhǎng)期飲用這種的水，對(duì)人的健康有害。另外，膜的造價(jià)高、抗污染能力差、操作壓力大、能耗較高的不足限制其大規(guī)模應(yīng)用。臭氧是一種很強(qiáng)的氧化劑和消毒劑，它雖然可以與大多數(shù)水中有機(jī)物反應(yīng)，但單獨(dú)使用臭氧氧化，對(duì)水質(zhì)凈化處理效果有限。有研究表明，臭氧氧化對(duì)水中已經(jīng)形成的三氯甲烷幾乎沒(méi)有去除作用，對(duì)水中的重金屬離子沒(méi)有去除作用。因此，臭氧在水深度處理工藝中很少單獨(dú)使用。在此基礎(chǔ)上，臭氧與活性炭聯(lián)用技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)并得到廣泛的應(yīng)用。臭氧可把水中大分子有機(jī)物氧化分解為小分子狀態(tài)，從而提高了有機(jī)物進(jìn)入活性炭微孔內(nèi)部的可能性，充分利用了活性炭的吸附表面，延長(zhǎng)了使用周期。有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)臭氧氧化處理后，水中可生物降解性有機(jī)物(BDOC)增加30％，再經(jīng)過(guò)生物活性炭處理后，可生化降解有機(jī)物的去除率得到明顯的提高。光催化氧化技術(shù)是一種新興的現(xiàn)代水處理技術(shù)，其原理是利用能量等于或大于半導(dǎo)體材料禁帶寬度的光照射半導(dǎo)體材料，使其價(jià)帶上的電子(e-)被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，在價(jià)帶上產(chǎn)生相應(yīng)的空穴(h+)。光致空穴(h+)具有極強(qiáng)的得電子能力，將其表面吸附的OH-和H₂O氧化成羥基自由基(OH)。OH的標(biāo)準(zhǔn)氧化電位達(dá)2.8eV，是除元素氟以外最強(qiáng)的氧化劑，能無(wú)選擇地將絕大多數(shù)有機(jī)物徹底氧化成CO₂、H₂O和其它無(wú)機(jī)物。在光催化反應(yīng)所用的眾多半導(dǎo)體催化劑中，納米氧化鈦顆粒由于具有催化活性高、性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒、抗化學(xué)和光腐蝕等優(yōu)點(diǎn)而成為眾多科研工作者的首選。多年來(lái)，人們?cè)诩{米氧化鈦顆粒制備、光催化活性提高、光催化反應(yīng)機(jī)理、納米氧化鈦的改性(摻雜、復(fù)合、貴金屬沉積、染料敏化)以及使納米氧化鈦吸收光譜紅移提高可見(jiàn)光利用效率等方面開(kāi)展了深入研究，取得很多成果。由于納米氧化鈦粒徑小，易流失，后期催化劑的分離和回收困難，使其很難在飲用水凈化處理中廣泛應(yīng)用。研究工作大都停留在實(shí)驗(yàn)室階段，在水處理實(shí)際工程中的應(yīng)用很少。吸附法是利用吸附材料的表面性質(zhì)和大比表面積對(duì)水中污染物進(jìn)行富集和分離，具有操作管理方便和能耗低的優(yōu)點(diǎn)，一直是人們研究的熱點(diǎn)。吸附法凈化水質(zhì)的效果取決于吸附材料性能，吸附法凈化水質(zhì)的經(jīng)濟(jì)性則主要依賴于吸附材料價(jià)格。常用的吸附材料有活性炭、膨脹石墨、粘土礦物、沸石、水滑石、金屬氧化物、金屬磷酸鹽和粉煤灰等。吸附材料對(duì)水污染物具有選擇性吸附的特點(diǎn)，活性炭和膨脹石墨對(duì)水中有機(jī)物吸附效果很好，卻對(duì)水中重金屬離子吸附效果欠佳；粘土礦物和沸石等無(wú)機(jī)材料對(duì)水中重金屬離子去除率高，對(duì)水中有些有機(jī)物則可能吸附性能較差。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一種對(duì)水中有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染均具有優(yōu)異吸附性能且價(jià)格低廉的新型凈水材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的前述缺陷，提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低且具有優(yōu)異吸附性能的高效吸附復(fù)合材料。