專(zhuān)利名稱(chēng)：一種去除水中砷的復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除水中砷的復(fù)合材料及其制備方法，屬于水處理材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
砷是致癌物，飲用水中過(guò)量砷可導(dǎo)致慢性中毒。目前，用于飲用水除砷的方法主要是吸附法，而吸附法常用吸附劑包括活性氧化鋁等，這些吸附劑對(duì)五價(jià)砷具有良好去除效果，但對(duì)三價(jià)砷去除效果較差。同時(shí)，用于水中砷去除的吸附材料因多呈粉末狀，吸附后其從水中分離脫除困難，帶來(lái)操作不便等問(wèn)題。因此，飲水除砷技術(shù)亟需對(duì)三價(jià)砷和五價(jià)砷均具有良好去除效果、且易于分離的新型材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種去除水中砷的復(fù)合材料及其制備方法，克服現(xiàn)有技術(shù)對(duì)三價(jià)砷去除效果差，且吸附后從水中難以分離脫除、操作不便的缺陷。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種去除水中砷的復(fù)合材料，包括以下重量份數(shù)的組分:膨潤(rùn)土 100份、聚合鐵鹽I 6份、水解鈦鹽0.8 4.8份，所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)。本發(fā)明的有益效果是:由膨潤(rùn)土、聚合鐵鹽、水解鈦鹽組成的復(fù)合材料，在光照作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)三價(jià)砷的氧化以及對(duì)三價(jià)砷和五價(jià)砷的同步高效去除，且復(fù)合材料具磁性，可采用簡(jiǎn)單的磁分離方法實(shí)現(xiàn)其從水中的分離。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述聚合鐵鹽為聚合氯化鐵或/和聚合硫酸鐵。進(jìn)一步，所述水解鈦鹽為四氯化鈦在水、鹽酸、硫酸、硝酸溶液中任意一種或幾種中的水解產(chǎn)物。進(jìn)一步，所述膨潤(rùn)土中蒙脫石含量為70 100%。本發(fā)明還提供一種去除水中砷的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:I)將100份膨潤(rùn)土粉碎篩分，用水浸泡0.5 3天；2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為I 6:100的比例向步驟I)浸泡制備的膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為0.8 4.8:100的比例向步驟2)膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)；4)將3)得到的混合物洗滌、烘干煅燒，即得成品。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將聚合鐵鹽、水解鈦鹽插入膨潤(rùn)土層間，經(jīng)烘干煅燒，形成鐵、鈦二元氧化物插層改性復(fù)合材料。進(jìn)一步，步驟I)所述膨潤(rùn)土粉碎篩分后的粒度小于0.15毫米。
進(jìn)一步，步驟2)及步驟3)所述投加聚合鐵鹽溶液及投加水解鈦鹽的投加時(shí)間大于3小時(shí)。進(jìn)一步，步驟4)所述混合物洗滌3至5次。進(jìn)一步，步驟4)所述烘干煅燒溫度為150°C 250°C。
具體實(shí)施例方式結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1本發(fā)明一種去除水中砷的復(fù)合材料，包括以下重量份數(shù)的組分:膨潤(rùn)土 100份、聚合氯化鐵I份、水解鈦鹽(水解鈦鹽即為四氯化鈦在水中的水解產(chǎn)物)4.8份，所述膨潤(rùn)土中蒙脫石含量為75%。所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；所述聚合氯化鐵的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)，所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)。實(shí)施例2本發(fā)明一種去除水中砷的復(fù)合材料，包括以下重量份數(shù)的組分，膨潤(rùn)土 100份、聚合硫酸鐵6份、水解鈦鹽4.8份，所述膨潤(rùn)土中蒙脫石含量為85%。所述聚合硫酸鐵的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)。實(shí)施例3本發(fā)明一種去除水中砷的復(fù)合材料，包括以下重量份數(shù)的組分，膨潤(rùn)土 100份、聚合硫酸鐵I份、水解鈦鹽(水解鈦鹽即為四氯化鈦在鹽酸和硫酸溶液中的水解產(chǎn)物)0.8份，所述膨潤(rùn)土中蒙脫石含量為80%。所述聚合硫酸鐵的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)。實(shí)施例4本發(fā)明一種去除水中砷的復(fù)合材料，包括以下重量份數(shù)的組分，膨潤(rùn)土 100份、聚合氯化鐵和聚合硫酸鐵6份、水解鈦鹽(水解鈦鹽即為四氯化鈦在硝酸溶液中的水解產(chǎn)物)
0.8份，所述膨潤(rùn)土中蒙脫石含量為70%。所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)。實(shí)施例5本發(fā)明一種去除水中砷的復(fù)合材料，包括以下重量份數(shù)的組分，膨潤(rùn)土 100份、聚合氯化鐵和聚合硫酸鐵4份、四氯化鈦溶液2份，所述膨潤(rùn)土中蒙脫石含量為99%。所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)。實(shí)施例6本發(fā)明還提供一種去除水中砷的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:I)將100份膨潤(rùn)土粉碎篩分，平均粒度為0.11毫米，用水浸泡0.5天；2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為6:100的比例向步驟I)浸泡制備的膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液，投加時(shí)間大于3小時(shí)；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為4.8:100的比例向步驟2)膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽溶液，投加時(shí)間大于3小時(shí)；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)；4)將3)得到的混合物洗滌3至5次、烘干煅燒溫度為150°C，即得成品。實(shí)施例7本發(fā)明還提供一種去除水中砷的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:I)將100份膨潤(rùn)土粉碎篩分，平均粒度為0.03毫米，用水浸泡3天；2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為1:100的比例向步驟I)浸泡制備的膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液，投加時(shí)間大于3小時(shí)；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為0.8:100的比例向步驟2)膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽溶液，投加時(shí)間3.5小時(shí)；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)；4)將3)得到的混合物洗滌3至5次、烘干煅燒溫度為200°C，即得成品。實(shí)施例8本發(fā)明還提供一種去除水中砷的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:I)將100份膨潤(rùn)土粉碎篩分，平均粒度為0.14毫米，用水浸泡2.5天；2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為5:100的比例向步驟I)浸泡制備的膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液，投加時(shí)間大于3小時(shí)；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為4:100的比例向步驟2)膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽溶液，投加時(shí)間大于3小時(shí)；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)；4)將3)得到的混合物洗滌3至5次、烘干煅燒溫度為250°C，即得成品。實(shí)施例9本發(fā)明還提供一種去除水中砷的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:I)將100份膨潤(rùn)土粉碎篩分，平均粒度為0.12毫米，用水浸泡2天；2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為3.5:100的比例向步驟
1)浸泡制備的膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液，投加時(shí)間大于3小時(shí)；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為3.5:100的比例向步驟
2)膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽溶液，投加時(shí)間大于3小時(shí)；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)；4)將3)得到的混合物洗滌3至5次、烘干煅燒溫度為180°C，即得成品。實(shí)施例10本發(fā)明還提供一種去除水中砷的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
I)將100份膨潤(rùn)土粉碎篩分，粒度小于0.15毫米，用水浸泡1.5天；2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為2.5:100的比例向步驟I)浸泡制備的膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液，投加時(shí)間大于3小時(shí)；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為1:100的比例向步驟2)膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽溶液，投加時(shí)間4.5小時(shí)；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)；4)將3)得到的混合物洗滌3至5次、烘干煅燒溫度為200°C，即得成品。對(duì)比實(shí)施例采用活性氧化鋁及實(shí)施例6至10制備的一種去除水中砷的復(fù)合材料吸附三價(jià)砷及五價(jià)砷的實(shí)驗(yàn)效果數(shù)據(jù)見(jiàn)表I。其中，對(duì)三價(jià)砷及五價(jià)砷去除率是在溫度20°C、pH為
6.5±0.1條件下，投加量為lg/L、砷初始濃度條件0.25mg/L條件下所得去除率。表1:活性氧化鋁及實(shí)施例6至10制備的一種去除水中砷的復(fù)合材料吸附效果比較
權(quán)利要求
1.一種去除水中砷的復(fù)合材料，其特征在于，包括以下重量份數(shù)的組分:膨潤(rùn)土 100份、聚合鐵鹽I 6份、水解鈦鹽0.8 4.8份,所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種去除水中砷的復(fù)合材料，其特征在于，所述聚合鐵鹽為聚合氯化鐵或/和聚合硫酸鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種去除水中砷的復(fù)合材料，其特征在于，所述水解鈦鹽為四氯化鈦在水、鹽酸、硫酸、硝酸溶液中任意一種或幾種中的水解產(chǎn)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種去除水中砷的復(fù)合材料，其特征在于，所述膨潤(rùn)土中蒙脫石含量為70 100%。
5.一種去除水中砷的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將100份膨潤(rùn)土粉碎篩分，用水浸泡0.5 3天； 2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為I 6:100的比例向步驟I)浸泡制備的膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)； 3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤(rùn)土按質(zhì)量份數(shù)為0.8 4.8:100的比例向步驟2)膨潤(rùn)土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)； 4)將3)得到的混合物洗滌、烘干煅燒，即得成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種去除水中砷的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟I)所述膨潤(rùn)土粉碎篩分后的平均粒度小于0.15毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述一種去除水中砷的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟2)及步驟3)所述投加聚合鐵鹽溶液及投加水解鈦鹽的投加時(shí)間大于3小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述一種去除水中砷的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟4)所述混合物洗滌3至5次。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述一種去除水中砷的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟4)所述烘干煅燒溫度為150°C 250°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種去除水中砷的復(fù)合材料及其制備方法，包括以下重量份數(shù)的組分膨潤(rùn)土100份、聚合鐵鹽1～6份、水解鈦鹽0.8～4.8份，所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質(zhì)量計(jì)；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質(zhì)量計(jì)；本發(fā)明將聚合鐵鹽、水解鈦鹽插入膨潤(rùn)土層間，經(jīng)烘干煅燒，形成鐵、鈦二元氧化物插層改性復(fù)合材料，可以在光照作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)三價(jià)砷的氧化以及對(duì)三價(jià)砷和五價(jià)砷的同步高效去除。
文檔編號(hào)C02F1/28GK103084140SQ201210559709
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者彭先佳, 欒兆坤, 王軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心