[發(fā)明專利]鋅鋯復(fù)合氧化物負(fù)載IB族金屬納米粒子除砷吸附劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710893529.4
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107551986B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 華金銘;胡俊
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊;林文弘

本發(fā)明公開了一種鋅鋯復(fù)合氧化物負(fù)載IB族金屬納米粒子除砷吸附劑及其制備方法。首先將IB族金屬鹽溶液、鋅鹽溶液和鋯鹽溶液配制混合金屬鹽溶液；然后以預(yù)調(diào)pH值的去離子水作為底液，將混合金屬鹽溶液和沉淀劑溶液加入進(jìn)行共沉淀，終點(diǎn)pH值控制為7~10；滴加結(jié)束、繼續(xù)攪拌，進(jìn)行沉淀物的加熱水解；離心分離得水解產(chǎn)物；再經(jīng)洗滌、離心、烘干、焙燒即制得所述除砷吸附劑。本發(fā)明制得的除砷吸附劑，比表面積較大、孔徑分布窄、金屬納米粒子高度分散負(fù)載至無定形態(tài)復(fù)合氧化物載體，具有去除率高、吸附容量大、使用量少和吸附速率快等特點(diǎn)，可用于地下水、地表水中低濃度砷污染物以及低濃度含砷工業(yè)廢水的深度處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于除砷吸附劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋅鋯復(fù)合氧化物負(fù)載IB族金屬納米粒子除砷吸附劑及其制備方法。

背景技術(shù)

在化工、冶金、制酸、農(nóng)藥及采礦等工業(yè)排放的廢水中常含有較高濃度的無機(jī)砷，主要以三價(jià)砷和五價(jià)砷形態(tài)存在，二者比例取決于廢水的氧化還原電位和pH值。三價(jià)砷的毒性比五價(jià)砷高25~60倍，五價(jià)砷的毒性雖較低，但都會嚴(yán)重污染環(huán)境，破壞水體生態(tài)環(huán)境、甚至危害人類健康。因此，必須在含砷廢水排放前對其進(jìn)行凈化處理，達(dá)到地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后排放（< 0.05 mg/L），以保證地表水和地下水的水質(zhì)安全。目前工業(yè)廢水中高濃度砷的去除主要采用成熟的混凝/沉淀-過濾集成技術(shù)，處理出水砷濃度能達(dá)到約0.5 mg/L；但進(jìn)一步降低砷的濃度（< 0.01 mg/L），需加入大大過量的化學(xué)藥劑，使得廢水處理成本劇增、同時(shí)產(chǎn)生大量的砷渣，易造成二次污染。采用離子交換法或膜過濾技術(shù)，處理成本高、操作運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)要求高，不適宜大規(guī)模、高濃度廢水的工業(yè)化處理。吸附法是一種高效、適用范圍廣泛的低濃度砷處理技術(shù)，具有高效、經(jīng)濟(jì)、操作簡便、可再生利用、應(yīng)用范圍廣及無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。吸附處理技術(shù)的關(guān)鍵在于除砷吸附劑，目前含砷水處理采用的吸附劑主要是涂層砂、活性氧化鋁和改性活性炭等。這些吸附劑存在吸附容量小、吸附選擇性低或吸附劑溶出等問題。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效、快速、安全可靠和可再生利用的新型除砷吸附材料，是中外環(huán)境科研工作者目前和未來研究的熱點(diǎn)。

文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鋁、鐵、錳、鋅、鈦、鋯等金屬的氧化物和氫氧化物，對水中砷均具有較好的吸附效果；其復(fù)合(氫)氧化物可進(jìn)一步提高對砷的吸附能力。中國發(fā)明專利申請“高效除砷吸附劑Fe-Zr復(fù)合氧化物的研制方法”（申請?zhí)枮?00810056344.9）提供的Fe-Zr復(fù)合氧化物對高濃度三價(jià)砷具有良好的吸附效果，但對低濃度三價(jià)砷、五價(jià)砷的吸附量容量較低。中國發(fā)明專利申請“一種Zr摻雜β-FeOOH陰離子交換型除砷吸附劑的制備方法”（申請?zhí)枮?00810117202.9）公開了一種除砷吸附劑的制備方法，該方法簡單、費(fèi)用較低、易于應(yīng)用，但對低濃度三價(jià)砷、五價(jià)砷的吸附量容量較低，而且隨著吸附量的增加，吸附劑釋放的Cl^-顯著增加。中國發(fā)明專利“一種除砷吸附劑-鐵銅復(fù)合氧化物及其制備方法”（專利號CN103127899B）公開了一種除砷吸附劑的制備方法，制備工藝簡單，成本相對低廉，對五價(jià)砷和三價(jià)砷都有很好的去除效果，但攪拌吸附時(shí)間較長。Martinson和Reddy在“Adsorption of arsenic(III) and arsenic(V) by cupric oxide nanoparticles”（Journal of Colloid and Interface Science, 336 (2009): 406–411）一文中報(bào)道了CuO納米粒子對五價(jià)砷和三價(jià)砷的吸附性能，最大吸附容量分別為22.6、26.9 mg/g，具有快速吸附（平衡時(shí)間5 min）、適用pH范圍寬（pH6~10）等優(yōu)點(diǎn)。Goswami等在“Arsenicadsorption using copper (II) oxide nanoparticles”（Chemical EngineeringResearch and Design, 90 (2012): 1387–1396）一文中報(bào)道了CuO納米粒子對低濃度砷（<0.2 mg/L）具有很好的吸附性能、最大吸附容量達(dá)到1.09 mg/g，具有吸附劑易再生、再生吸附效果好的優(yōu)點(diǎn)。但是這兩個(gè)例子中納米CuO除砷吸附劑均存在使用量較大、銅離子釋放和納米粒子殘余導(dǎo)致的二次污染問題。