[發明專利]一種用于除去水中有害陰離子的生物質基吸附材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410648617.4
• 申請日: 2014-11-15
• 公開（公告）號: CN105642241A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 吳敏;黃勇;李博軒
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明涉及水處理吸附材料的技術領域。更具體地，涉及一種用于除去 水中有害陰離子的生物質基吸附材料及其制備方法。

背景技術

水中有害的陰離子有氟離子、含砷陰離子等等。氟是哺乳動物牙齒和骨 骼生長的必需元素，但是攝入過量的氟會導致氟斑牙，氟骨癥，以及一些神 經系統的疾病。砷的攝入會導致心血管疾病和神經系統疾病，還會大幅提高 肺、肝、腎、膀胱、皮膚癌變的幾率。我國屬于世界上人均水資源較少的貧 水國家之一，很多城市的供水不足，此外我國飲用水的質量不高，全國農村 幾億多人仍在飲用不合格的水，使得有些地區的癌癥發病率遠高于平均水平。 隨著經濟的高速發展，我國工業廢水的排放量逐年遞增，這些有害陰離子會 通過工業廢水等形式排放到水系統中，因此有害陰離子的去除已經成為水處 理的一個重要方面。同時，生物質材料尤其是一些農作物是年產量非常高的 資源，然而很多農業廢棄生物質材料利用率不高，其處理方式甚至污染環境。 因此，合理利用生物質材料尤其是一些農業廢棄物資源具有非常重要的意義。

很多物理和化學的方法可以用來除去水中的有害陰離子，例如生物法、 反滲透法、離子交換法、電化學沉積法、膜工程法、吸附法等等。其中吸附 法由于吸附劑種類繁多、易于處理、可以再生、高效、而且可能實現低成本 而成為最常用的方法。生物質基水處理材料尤其是纖維素基水處理材料已經 有了較為廣泛的研究和開展。其中纖維素基化學改性水處理材料主要是利用 纖維素本身含有大量羥基等的化學結構特點，通過在引發劑、催化劑等條件 下的化學反應，引入或者接枝一些化合物，利用這些化合物中的官能團能在 水中與含有負電基團的陰離子產生靜電吸引、絡合等物理化學的吸附作用， 從而除去水中的有害陰離子。然而，這些材料的制備過程大多較為復雜，成 本相對較高。

因此，需要提供一種成本低，取材方便，制備工藝簡單的用于除去水中 有害陰離子的生物質基吸附材料及其制備方法。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種綠色、成本低廉、高效的用于除去水中 F^-，AsO₂^-，AsO₄^3-等有害陰離子的生物質基吸附材料，該吸附材料負載有含 有鐵的無機磁性粒子以及含有鋁的無機粒子，可以有效的除去水中有害陰離 子，同時所述的生物質基吸附材料具有更廣的吸附范圍，對于不同水體中有 害陰離子吸附有更明確的針對性。

本發明的另一個目的在于提供一種用于除去水中有害陰離子的生物質基 吸附材料的制備方法。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種用于除去水中有害陰離子的生物質基吸附材料，所述生物質基吸附 材料的表面負載無機粒子；所述生物質基吸附材料的主要原料為農業廢棄物； 所述的有害陰離子包括F^-，AsO₂^-和AsO₄^3-；

所述無機粒子為含有鐵的無機磁性粒子和/或含有鋁的無機粒子。

本發明用于除去水中有害陰離子的生物質基吸附材料，是選用農業廢棄 物作為所述吸附材料的生物質基體材料；在生物質基體材料的表面負載含有 鐵的無機磁性粒子和/或含有鋁的無機粒子，從而使生物質基體材料表面帶有 鐵-鋁(氫)氧化物無機粒子，所負載的無機粒子可以與水中的有害陰離子發 生絡合等物理化學吸附作用，將水中的有害陰離子除去。

與現有技術中的陰離子吸附劑材料相比，本發明采用天然廉價的生物質 農業廢棄物作為吸附材料基體，利用共沉淀“一鍋法”可以同時負載含鐵的磁 性無機粒子以及含鋁的無機粒子，成本低廉，操作簡便；同時利用不同的無 機粒子對于水中不同種類、不同價態的陰離子有害物吸附選擇性不同，這種 生物質基多種無機粒子負載的吸附材料吸附范圍更廣，還可以根據不同水體 中的陰離子有害物含量不同對負載在生物質基體上的無機粒子的比例進行調 控，從而使材料對不同水體中的陰離子有害物的吸附更有針對性、調控性； 此外，這種生物質基多種無機粒子吸附材料可以保持含鐵的磁性粒子的優勢， 在外加磁場下，吸附材料易于簡便快速的與水分離。

所述的有害陰離子主要指F^-，AsO₂^-，AsO₄^3-等。