[發明專利]一種表面改性吸附劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201510290416.6
• 申請日: 2015-05-29
• 公開（公告）號: CN104959110A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 俞亭超;邵煜;王曉卉;張儀萍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及污水凈化技術，特別涉及一種表面改性吸附劑及其制備方法和應用。

背景技術

銻是一種廣泛分布的有毒元素，主要存在于自然界的含銻礦物中，如輝銻礦(Sb₂S₃)，銻華礦(Sb₂O₃)。由于其導熱導電性能不高，廣泛應用于半導體合金、電池、潤滑劑、彈藥、電纜包皮、玻璃、焊接合金等工業領域。含銻工業廢水的排放、銻礦的開采、冶煉過程中排放的“三廢”、垃圾填埋場的滲濾液以及含銻巖石的水蝕和風化是造成水體銻污染的重要原因。

銻(Sb)不是生物體必需的元素，Sb與蛋白質內的巰基(-SH)具有很強的親和力，能夠抑制某些巰基酶如琥珀酸氧化酶的活性，干擾體內蛋白質及糖的代謝，損害肝臟、心臟及神經系統，還對粘膜產生刺激作用。基于銻的毒性，歐盟和美國環保署均將銻列為優先控制污染物，日本環衛廳也將其列為密切關注污染物。世界上許多國家對銻的濃度都制定了嚴格的環境標準，如歐盟將飲用水中銻的最大允許濃度定為5μg/L，美國環保署制定的最高指標值為6μg/L，日本則為2μg/L。我國《生活飲用水衛生標準(GB5749-2006)》中也將銻的限定濃度定為5μg/L。

我國銻礦儲量和產量均居于世界首位，但開采技術的落后造成銻污染的日益嚴重。何孟常等人(Sci?Total?Environ，1999，243～244，149～155)曾調查到“世界銻都”湖南省錫礦山周圍的土壤、水體及植被都受到了污染，河水和井水中銻濃度分別為0.037～0.063mg/L和24.02～42.03mg/L。銻污染對水生態系統、飲用水安全、農作物安全和人類健康構成了嚴重的威脅。銻的價態在自然界中主要以Sb³⁺、Sb⁵⁺和Sb^3-的形式存在，其中負三價的氫化物在自然界中不穩定，易氧化分解成金屬和水，Sb³⁺、Sb⁵⁺化合物較穩定，因銻的毒性與價態有關，三價銻的毒性比五價銻高十倍，所以如何處理在自然界穩定存在且毒性較大的三價銻是迫切需要解決的問題之一。

目前去除水體中銻的方法主要有氧化還原法、混凝沉淀法、溶液萃取法、離子交換法和吸附法，其中吸附法是最為經濟有效的方法之一。但目前的實驗均是在濃度較高的條件下表現出一些吸附性能，且有些不僅制備過程復雜、實際工程中難操作，經濟上更消耗較高。

因活性炭具有良好的吸附性能，且近些年來被廣泛用于去除水體中的污染物，因此考慮在此基礎上進行除銻方法的研究。我們知道通常情況下活性炭只用于吸附水體中的非極性物質，當用于吸附水體中的極性物質時，則需對活性炭進行一些改性，增強活性炭對極性物質的吸附能力，但是目前還沒有去除溶液中三價銻的吸附劑改性的研究。

發明內容

本發明提供了一種表面改性吸附劑的制備方法，制備工藝簡單，制備得到的表面改性吸附劑的吸附效果好且無二次污染。

一種表面改性吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將活性炭進行預處理；

(2)將預處理后的活性炭加入高錳酸鉀溶液中形成混合液，加熱沸騰至回流；

(3)冷卻混合液、進行過濾，濾渣經清洗、干燥后得到表面改性吸附劑。

本發明將活性炭投入高錳酸鉀溶液中并將高錳酸鉀溶液加熱沸騰至回流的方法，在回流過程中，高錳酸鉀溶液中的大量的錳化合物附著到活性炭的表面，并使活性炭表面的zeta電位發生變化增強活性炭的極性，提高對溶液中的銻、尤其是三價銻的去除效果。

為了提高附著效果和效率，優選的，步驟(2)中，加熱沸騰并在回流狀態下保持0.5h～1.5h。

保持在沸騰狀態下進行回流，一方面可以將高錳酸鉀溶液保持在較高地溫度狀態，另一方面沸騰狀態還對活性炭具有攪拌的效果。進一步優選的，使用數顯智能控溫磁力攪拌器加熱攪拌所述高錳酸鉀溶液。為了提高效率，進一步優選的，回流1h。超過1h，吸附效果提高不明顯。

為了進一步本發明的吸附效果，優選的，所述活性炭的比表面積為900.00m²/g以上，高錳酸鉀溶液的濃度不小于0.01mol·L^-1，所述活性炭與高錳酸鉀溶液的質量與體積比為0.05～0.15g/ml。