專利名稱：一種用于水體除砷的吸附材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水處理技術領域，具體涉及一種用于水體除砷的吸附材料及其制備方法。技術背景
砷是一種有毒并致癌的類金屬元素。地下水中的砷可分為自然來源和人為來源， 自然來源為巖石土壤中礦物的溶解，決定了水體的背景含砷量；人為來源如采礦、冶煉、污灌、施肥、殺蟲劑和木材防腐劑使用等均會導致環(huán)境中砷含量的升高。砷被國際癌癥研究機構和美國疾病控制中心確定為第一類致癌物，許多國家把水中的砷列為優(yōu)先控制的污染物之一。砷污染水不僅影響環(huán)境，也會危害人的身體健康。長期飲用高砷水，對人的皮膚、消化系統、神經系統、生殖系統等造成傷害，如引起花皮病或皮膚角質化等皮膚病、黑腳病、神經病、血管損傷，以及增加心臟病發(fā)病率。到目前為止，我國已報道的飲水型砷地方病發(fā)生的地區(qū)有臺灣、新疆、山西、寧夏、吉林、青海和北京等。在山西地下水污染最嚴重的是山陰縣，研究表明，該地區(qū)地下水硫化氫氣體濃度較高，砷濃度最高可達lSSyg·!/1。該地區(qū)的飲用水多取自地下，地下水中砷的含量已遠遠大于國家規(guī)定的飲用水砷標準(10μ g · Γ1)。
水中除砷的方法主要有混凝沉降法、反滲透法、離子交換法、生物修復法、吸附法等。吸附法是以具有高比表面積固體材料作吸附劑，通過物理吸附、化學吸附或離子交換等作用將水中的砷污染物固定在自身的表面上。由于吸附技術操作簡單，對砷的去除效果好， 同時價格比較低廉，一般適合于處理量大、濃度較低的水處理體系。所以一直是處理含砷廢水的重要方法。吸附法除砷的關鍵是吸附材料的選擇。經查閱，研究水體砷污染修復吸附材料的相關文獻有申請?zhí)枮?01010203313. 9的中國專利公開了一種錳礦改性方法及在地下水滲透反應墻除砷中的應用，申請?zhí)枮?01010203314. 3的發(fā)明專利提供了一種沸石改性方法及在水除砷中的用途，申請?zhí)枮?01010203318. 1的發(fā)明專利涉及一種活性炭改性材料及在水除砷中的用途。上述將礦物應用于水體吸附除砷的研究存在成本比較昂貴， 制備工藝相對復雜等缺陷。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于水體除砷的吸附材料及其制備方法，該材料吸附性能好，制備工藝簡單，原料成本低，再生性能好。
本發(fā)明提供的一種用于水體除砷的吸附材料，是鐵改性不銹鋼尾渣。
本發(fā)明是基于不銹鋼尾渣堿度高，機械強度大，呈多孔結構，具有良好的過濾性能和吸附作用的特性，輔以化學純狗(13等為改性劑，通過物料浸泡，攪拌，反復洗脫，烘干，制備得到鐵改性不銹鋼尾渣。
本發(fā)明的具體技術方案
(1)將不銹鋼尾渣破碎至20目以下并105_115°C條件下烘干；
(2)配制 0. 5mol/L 的 FeCl3 水溶液；
(3)稱取不銹鋼尾渣加入步驟(2)所得!^eCl3水溶液中，室溫下攪拌IO-Ia^FeCl3 水溶液體積與不銹鋼尾渣重量比(L/kg)為1.6-2 1 ；
(4)將步驟(3)處理后的不銹鋼尾渣倒去上清液，加入去離子水清洗，靜置l_2h， 棄去上清液；去離子水清洗重復2-3次；
(5)過濾，將所得物料用烘箱于105_115°C下烘20_24h，得到鐵改性不銹鋼尾渣即用于水體除砷的吸附材料。所得的水體除砷吸附材料應密封包裝，如置于自封袋中。
所述第(1)步中不銹鋼尾渣的粒徑范圍為-20+100目。
所述第(3)步中FeCl3溶液體積與不銹鋼尾渣重量比為2 1.。
所述第(3)步中攪拌速度為130-160r/min。
所述第(3)步中攪拌時間為12h。
所述第⑷步中清洗靜置時間為池。
所述第( 步中過濾后所得鐵改性不銹鋼尾渣用烘箱于110°C下烘Mh。
本發(fā)明的技術原理
不銹鋼尾渣堿度高，機械強度大，呈多孔結構，比表面積大，具有良好的過濾性能和吸附作用，且不銹鋼尾渣中的鐵、鋁等金屬元素對水體中砷的具有較好的吸收效果。本發(fā)明巧妙地對不銹鋼尾渣進行鐵改性，使鐵負載到不銹鋼尾渣上，可通過吸附和沉淀兩大作用去除水中砷，極大的提高了不銹鋼尾渣的除砷能力。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明制備的吸附材料制備過程非常簡單，將不銹鋼尾渣和化學純!^eCl3混合、浸泡即可，能耗低，原料成本低。
本發(fā)明制備的吸附材料對砷的去除率高，在水體初始含砷200 μ g/L，吸附劑/水比例為20g/L，吸附反應時間為0. 5h條件下，對砷的去除率達到95. 10%。
本發(fā)明制備的吸附材料具有良好的再生效果，高溫再生的鐵改性不銹鋼尾渣對砷的去除率仍可以達到94%以上。


圖1 不同液固比條件下制備的吸附材料的除砷效果
圖2 不同溫度條件下再生的吸附材料的除砷效果具體實施方式
實施例1 鐵改性不銹鋼尾渣制備
制備步驟如下(1)將不銹鋼尾渣破碎至-20+100目并110°C條件下烘干；⑵稱取0. 05mol的FeCl3 · 6H20溶于IOOmL水中；(3)稱取不銹鋼尾渣50g，加入步驟(1)所得 FeCl3溶液中，室溫下攪拌器中攪拌12h ;(4)將浸泡后的不銹鋼尾渣倒去上清液，加入去離子水清洗，待靜置2h，棄去上清液；重復清洗3次；(5)過濾，將所得物料用烘箱于110°C下烘Mh，得到鐵改性不銹鋼尾渣即用于水體除砷的吸附材料；將所得吸附材料置于自封袋中備用。
實施例2 采用鐵改性不銹鋼尾渣處理含砷水
試驗環(huán)境境溫度為25°C，含砷水選擇用100mg/L的標準砷溶液(批號103008)自行配制，PH = 8. 86，濃度為200 μ g/L。取實施例1制備得到的鐵改性不銹鋼尾渣0. 5g與 50ml含砷水混合后于搖床中160r/min振蕩0.證，然后用慢速定量濾紙過濾，測定濾液中砷含量為8. 434 μ g/L。分析結果如圖1所示，改性不銹鋼尾渣對砷的去除率可達95. 10%，出水砷含量符合中華人民共和國國家飲用水標準。
實施例3 鐵改性不銹鋼尾渣再生及其除砷效果
稱取一定量的實施例2中吸附后的鐵改性不銹鋼尾渣于坩堝中，在馬弗爐中 300°C條件下高溫再生lh，再用于除砷，試驗結果如圖2所示，對砷去除率為94. 47%。取上述吸附過的再生鐵改性不銹鋼尾渣，在300°C高溫條件下繼續(xù)四次再生，再用于除砷，對砷的去除率仍可達94%以上，濾液中砷含量符合中華人民共和國國家飲用水標準。
權利要求
1.一種用于水體除砷的吸附材料，其特征在于，它是鐵改性不銹鋼尾渣。
2.如權利要求1所述的用于水體除砷的吸附材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將不銹鋼尾渣破碎至20目以下并105-115°c條件下烘干；(2)配制0.5mol/L的FeCl3水溶液；(3)稱取不銹鋼尾渣加入步驟(2)所得狗(13水溶液中，室溫下攪拌10-12h，FeClyK 溶液體積與不銹鋼尾渣重量比為1.6-2 1 ；(4)將步驟(3)處理后的不銹鋼尾渣倒去上清液，加入去離子水清洗，靜置l_2h，棄去上清液；去離子水清洗重復2-3次；(5)過濾，將所得物料在105-115°C下烘20-24h，得到鐵改性不銹鋼尾渣。
3.如權利要求2所述的用于水體除砷的吸附材料的制備方法，其特征在于所述步驟 (1)中不銹鋼尾渣的粒徑范圍為-20+100目。
4.如權利要求2所述的用于水體除砷的吸附材料的制備方法，其特征在于所述步驟 (3)中FeCl3溶液體積與不銹鋼尾渣重量比為2 1.。
5.如權利要求2所述的用于水體除砷的吸附材料的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中攪拌速度為130-160r/min。
6.如權利要求2所述的用于水體除砷的吸附材料的制備方法，其特征在于所述步驟 ⑶中攪拌時間為12h。
7.如權利要求2所述的用于水體除砷的吸附材料的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中清洗靜置時間為池。
8.如權利要求2所述的用于水體除砷的吸附材料的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中物料在110°C下烘24h。
全文摘要
本發(fā)明屬于水處理技術領域，具體涉及一種用于水體除砷的吸附材料及其制備方法。該吸附材料，是鐵改性不銹鋼尾渣。制備方法將不銹鋼尾渣破碎至20目以下并于105-115℃烘干，按1.6-2∶1的液固比加入到0.5mol/L的FeCl3溶液中攪拌反應10-12h，經過3次清洗，烘干得到。將本發(fā)明的鐵改性不銹鋼尾渣用于工業(yè)廢水或飲用水除砷，具有吸附容量大、成本低廉、穩(wěn)定可靠等特點，對解決水體的砷污染修復、實現不銹鋼尾渣的資源化利用以及保障用水安全具有十分重要的意義。
文檔編號C02F1/62GK102500312SQ20111030083
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權日2011年10月9日
發(fā)明者廖國權, 李華 申請人:山西大學