[發(fā)明專利]一種新型納米金屬氧化物鐵、鋁、鈦復(fù)合改性石英砂濾料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410243159.6
• 申請日: 2014-06-03
• 公開（公告）號: CN104069683A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李冬梅;李國浩;葉挺進(jìn);黃明珠;楊翾;李紹秀
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D39/06
• 分類號: B01D39/06;B01J20/10;B01J20/30
• 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)明屬于改性濾料制備工藝領(lǐng)域。具體地，涉及一種新型納米金屬氧化物鐵、鋁、鈦復(fù)合改性石英砂濾料及其制備方法。

背景技術(shù)

水污染治理對人類及生態(tài)環(huán)境的影響是毋庸置疑的，且一直是困擾我們的難題。目前已研究有多種多樣的治理方法，其中，利用濾料的過濾作用來處理水資源的方法，綠色安全、效果好。但是普通的可用濾料往往存在吸附力不足、吸附限制范圍小以及其他不利影響等問題。改性濾料是一種新興的濾料，用改性濾料過濾是近十年才發(fā)展起來的一種新工藝。改性濾料即是在載體濾料（通常是普通水廠常用濾料，也可能是一些表面積大的天然礦物材料）表面通過物理化學(xué)反應(yīng)涂上一層改性劑，從而改變原濾料顆粒表面物理化學(xué)性質(zhì)，可提高濾料的截污能力，乃至提高濾料對某些特殊物質(zhì)的吸附能力，改善出水水質(zhì)。

傳統(tǒng)的改性濾料主要是通過在石英砂表面附著不同功能的物質(zhì)，改善濾料表面的性質(zhì)，制成具有優(yōu)良吸附性能和一定機(jī)械強(qiáng)度的改性濾料。但是要真正應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，尚存在附著強(qiáng)度弱、吸附容量不足，再生困難等問題。采用納米改性劑制造的改性石英砂又具有成本高，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)、使用的不足。然而，有關(guān)傳統(tǒng)改性濾料的研究，各專家學(xué)者不僅在在制備方法上大相徑庭，而且即使是同一種方法，其制備工藝參數(shù)值也存在很大差異。比如，鄧惠萍等多以低溫條件下反復(fù)堿性沉積法制備，所得的多層傳統(tǒng)改性濾料表面容易脫落。趙玉華等則采用高溫煅燒法制備，所得單層傳統(tǒng)改性濾料綜合性能較前者有所改善，其表面形成的物質(zhì)更有利于靜電吸附作用的發(fā)揮，但所得改性濾料的吸附容量提高仍然十分不足。國外對改性濾料的研究始于20世紀(jì)80年代，現(xiàn)階段一般采用高溫煅燒的方法將鐵或錳的氧化物燒結(jié)在石英砂表面，通過鐵的氧化物在水中形成的豐富表面羥基提高吸附容量，砂粒上覆蓋微孔的金屬氧化物后，濾料顆粒比表面積增大、表面吸附區(qū)域面積增加。但是所有這些制備方法其效果往往是單方面的改善，效果扔不盡如意；而且在工藝參數(shù)，如煅燒溫度、煅燒時間、改性劑種類、濃度和溶液pH值等方面，都還沒有統(tǒng)一的制備標(biāo)準(zhǔn)。因此，如何改進(jìn)石英砂改性的制備工藝條件扔是改善強(qiáng)化過濾效果的主要途徑之一，有待深入的研究。

目前，國內(nèi)外有關(guān)復(fù)合改性技術(shù)應(yīng)用于凈水濾料方面的研究主要集中在使用金屬鐵鹽、鋁鹽、錳鹽等為改性劑；低溫條件下反復(fù)堿性沉積法、高溫條件下單次煅燒法和粘結(jié)劑表面粘合法等為主要實(shí)現(xiàn)方法；對濾料顆粒的表面電位和金屬介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性為目的，制備改性濾料。高燕飛、高乃云研究發(fā)現(xiàn)，納米鐵對不同重金屬的去除機(jī)理有所不同，可用于處理含放射性物質(zhì)廢水。但納米鐵的強(qiáng)還原性導(dǎo)致自身極易氧化，從而失去對污染物的還原能力，這種不穩(wěn)定性造成了其實(shí)際應(yīng)用中的最大障礙。N.?Boujelben等人使用天然氧化鐵改性石英砂吸附含鎳和銅的水溶液，并研究了影響吸附效果的因子（pH值、溫度、離子溶度等），并獲得Freundlich和Langmuir吸附等溫線兩個平衡模型。Chi-Chuan?Kan等通過使用錳和鐵兩種金屬氧化物對石英砂進(jìn)行改性，并對使用復(fù)合制備工藝生產(chǎn)出來的MOCS（錳的氧化物改性石英砂）、IOCS（鐵的氧化物改性石英砂）和MIOCS（鐵、錳金屬氧化物復(fù)合改性石英砂）對水溶液中錳離子的去除進(jìn)行了研究，效果明顯。黃輝等通過對高溫煅燒方法下生產(chǎn)的IOCS進(jìn)行工藝條件的優(yōu)化，得到IOCS的優(yōu)化生產(chǎn)條件，該條件下生產(chǎn)的IOCS吸附容量雖大于普通石英砂，但仍相對偏小，有較大的提升空間。龐治星等采用粘結(jié)劑表面粘合法將納米氧化鐵與納米二氧化硅粘結(jié)在石英砂表面，得到吸附容量較大的納米氧化鐵改性石英砂，但由于采用的納米材料成本較高，不適宜工業(yè)化的生產(chǎn)與使用。

目前，給水處理中對復(fù)合改性濾料的研究仍處于定性階段，并沒有深入定量分析不同改性劑、不同改性劑組合、配比和投加量等因素對不同污染物的去除效果；而且，如果改性劑的組合選擇不當(dāng)，更會導(dǎo)致改性劑相互間的缺點(diǎn)組合，使得改性濾料無法投入使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有復(fù)合改性濾料的缺陷和技術(shù)不足，提供一種吸附范圍更廣、吸附容量更大、吸附效果更好的復(fù)合改性石英砂濾料及其制備方法。

本發(fā)明的目的是提供一種新型納米金屬氧化物鐵、鋁、鈦復(fù)合改性石英砂濾料。

本發(fā)明另一目的是提供所述新型納米金屬氧化物鐵、鋁、鈦復(fù)合改性石英砂濾料的制備方法。

本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供了一種新型納米金屬氧化物鐵、鋁、鈦復(fù)合改性石英砂濾料，是采用兩次高溫煅燒的復(fù)合制備技術(shù)，先以三氯化鐵為改性劑原料，再以三氯化鋁和四氯化鈦為改性劑原料制備得到。