本发明专利技术公开了一种新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂滤料及其制备方法。所述新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂滤料是以三氯化铁、三氯化铝和四氯化钛为改性剂原料，采用两次高温煅烧的复合制备技术制备得到。该滤料包括石英砂载体及包裹于所述载体上的纳米复合氧化金属吸附层，整体为瘤球状。石英砂载体粒半径大小为0.6～2.0mm，本滤料的比表面积比普通石英砂提高30～50倍，吸附容量是第一次氧化铁改性石英砂的3.0～4.0倍，对腐殖酸的去除率达到了97～98%。同时吸附范围更广，且制备工艺方法简单，单位制备成本是纳米氧化铁改性石英砂的1/10～1/5，具有吸附性能与产品价格的优势，有很大的推广应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于改性滤料制备工艺领域。具体地，涉及。
技术介绍
水污染治理对人类及生态环境的影响是毋庸置疑的，且一直是困扰我们的难题。目前已研究有多种多样的治理方法，其中，利用滤料的过滤作用来处理水资源的方法，绿色安全、效果好。但是普通的可用滤料往往存在吸附力不足、吸附限制范围小以及其他不利影响等问题。改性滤料是一种新兴的滤料，用改性滤料过滤是近十年才发展起来的一种新工艺。改性滤料即是在载体滤料(通常是普通水厂常用滤料，也可能是一些表面积大的天然矿物材料)表面通过物理化学反应涂上一层改性剂，从而改变原滤料颗粒表面物理化学性质，可提高滤料的截污能力，乃至提高滤料对某些特殊物质的吸附能力，改善出水水质。 传统的改性滤料主要是通过在石英砂表面附着不同功能的物质，改善滤料表面的性质，制成具有优良吸附性能和一定机械强度的改性滤料。但是要真正应用到实际生产中，尚存在附着强度弱、吸附容量不足，再生困难等问题。采用纳米改性剂制造的改性石英砂又具有成本高，不适宜工业化生产、使用的不足。然而，有关传统改性滤料的研究，各专家学者不仅在在制备方法上大相径庭，而且即使是同一种方法，其制备工艺参数值也存在很大差异。比如，邓惠萍等多以低温条件下反复碱性沉积法制备，所得的多层传统改性滤料表面容易脱落。赵玉华等则采用高温煅烧法制备，所得单层传统改性滤料综合性能较前者有所改善，其表面形成的物质更有利于静电吸附作用的发挥，但所得改性滤料的吸附容量提高仍然十分不足。国外对改性滤料的研究始于20世纪80年代，现阶段一般采用高温煅烧的方法将铁或锰的氧化物烧结在石英砂表面，通过铁的氧化物在水中形成的丰富表面羟基提高吸附容量，砂粒上覆盖微孔的金属氧化物后，滤料颗粒比表面积增大、表面吸附区域面积增力口。但是所有这些制备方法其效果往往是单方面的改善，效果扔不尽如意；而且在工艺参数，如煅烧温度、煅烧时间、改性剂种类、浓度和溶液PH值等方面，都还没有统一的制备标准。因此，如何改进石英砂改性的制备工艺条件扔是改善强化过滤效果的主要途径之一，有待深入的研究。 目前，国内外有关复合改性技术应用于净水滤料方面的研究主要集中在使用金属铁盐、铝盐、锰盐等为改性剂；低温条件下反复碱性沉积法、高温条件下单次煅烧法和粘结剂表面粘合法等为主要实现方法；对滤料颗粒的表面电位和金属介质内部结构进行改性为目的，制备改性滤料。高燕飞、高乃云研究发现，纳米铁对不同重金属的去除机理有所不同，可用于处理含放射性物质废水。但纳米铁的强还原性导致自身极易氧化，从而失去对污染物的还原能力，这种不稳定性造成了其实际应用中的最大障碍。N.Boujelben等人使用天然氧化铁改性石英砂吸附含镍和铜的水溶液，并研究了影响吸附效果的因子(pH值、温度、离子溶度等)，并获得Freundlich和Langmuir吸附等温线两个平衡模型。Ch1-Chuan Kan等通过使用锰和铁两种金属氧化物对石英砂进行改性，并对使用复合制备工艺生产出来的MOCS (锰的氧化物改性石英砂)、1CS (铁的氧化物改性石英砂)和M1CS (铁、锰金属氧化物复合改性石英砂)对水溶液中锰离子的去除进行了研究，效果明显。黄辉等通过对高温煅烧方法下生产的1CS进行工艺条件的优化，得到1CS的优化生产条件，该条件下生产的1CS吸附容量虽大于普通石英砂，但仍相对偏小，有较大的提升空间。庞治星等采用粘结剂表面粘合法将纳米氧化铁与纳米二氧化硅粘结在石英砂表面，得到吸附容量较大的纳米氧化铁改性石英砂，但由于采用的纳米材料成本较高，不适宜工业化的生产与使用。 目前，给水处理中对复合改性滤料的研究仍处于定性阶段，并没有深入定量分析不同改性剂、不同改性剂组合、配比和投加量等因素对不同污染物的去除效果；而且，如果改性剂的组合选择不当，更会导致改性剂相互间的缺点组合，使得改性滤料无法投入使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有复合改性滤料的缺陷和技术不足，提供一种吸附范围更广、吸附容量更大、吸附效果更好的复合改性石英砂滤料及其制备方法。 本专利技术的目的是提供一种新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂滤料。 本专利技术另一目的是提供所述新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂滤料的制备方法。 本专利技术上述目的通过以下技术方案实现:本专利技术提供了一种新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂滤料，是采用两次高温煅烧的复合制备技术 ，先以三氯化铁为改性剂原料，再以三氯化铝和四氯化钛为改性剂原料制备得到。 本专利技术还提供了一种所述新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂滤料的制备方法，步骤如下:51.准备原料:普通石英砂、三氯化铁溶液、三氯化铝溶液和四氯化钛乙醇溶液；52.第一次高温煅烧:将三氯化铁溶液与普通石英砂混合均匀，低温热处理烘干，然后迅速高温热处理，得到第一次改性石英砂；53.第二次高温煅烧:待第一次改性石英砂冷却至室温，将三氯化铝溶液、四氯化钛乙醇溶液混合均匀之后，再与第一次改性石英砂混合均匀，低温热处理烘干，然后迅速高温热处理，冲洗烘干，即得到新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂。 优选地，步骤SI所述三氯化铁溶液、三氯化铝溶液和四氯化钛乙醇溶液的浓度均为 1.50~3.00mol/L。 步骤S2所述混合是以每克普通石英砂计，三氯化铁溶液的量为0.10~0.17mL/g。 步骤S3所述混合是以每克普通石英砂计，三氯化铝溶液的量为0.12~0.30mL/g,四氯化钛乙醇溶液的量为0.02、.10mL/g。 优选地，步骤S2或S3所述低温热处理烘干是在烘干箱中80~130°C烘干水分直至完全干燥。 步骤S2所述高温热处理是迅速置于30(T530°C马弗炉中高温热处理2.5~4.0h。 步骤S3所述高温热处理是迅速置于210~370°C马弗炉中高温热处理2.0^3.5h。 其中，最优选的方案为:步骤SI所述三氯化铁溶液、三氯化铝溶液和四氯化钛乙醇溶液的浓度均为2.000mol/Lo 步骤S2所述混合是以每克普通石英砂计，三氯化铁溶液的量为0.10?0.15mL/g。 步骤S2或S3所述低温热处理烘干是在烘干箱中100?120°C烘干水分直至完全干燥。 步骤S2所述高温热处理是迅速置于300?400°C马弗炉中高温热处理2.5? 4.0h0 步骤S3所述混合是以每克普通石英砂计，三氯化铝溶液的量为0.12?0.16mL/g,四氯化钛乙醇溶液的量为0.04?0.07mL/g。 步骤S3所述高温热处理是迅速置于210?240°C马弗炉中高温热处理2.5? 3.0h。 本专利技术制备方法制备得到的新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂滤料在净化处理污染水方面的应用，也在本专利技术的保护范围之内。尤其是针对处理多种污染物污染严重的污水，更能显示出其优势。 本专利技术公开了。所述新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂滤料是以三氯化铁溶液、三氯化铝溶液和四氯化钛的乙醇溶液为改性剂原料，采用两次高温煅烧的复合制备技术制备得到(下简称:纳米金属复合改性石英砂)。 专利技术人长期致力于改性滤料的研究，实验发现在制备纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂的过程中，改性剂的投加顺序、剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂滤料，其特征在于，是采用两次高温煅烧的复合制备技术，先以三氯化铁为改性剂原料，再以三氯化铝和四氯化钛为改性剂原料制备得到。
【技术特征摘要】
1.一种新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂滤料，其特征在于，是采用两次高温煅烧的复合制备技术，先以三氯化铁为改性剂原料，再以三氯化铝和四氯化钛为改性剂原料制备得到。2.—种权利要求1所述新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂滤料的制备方法，其特征在于，步骤如下: 51.准备原料:普通石英砂、三氯化铁溶液、三氯化铝溶液和四氯化钛乙醇溶液； 52.第一次高温煅烧:将三氯化铁溶液与普通石英砂混合均匀，低温热处理烘干，然后迅速高温热处理，得到第一次改性石英砂； 53.第二次高温煅烧:待第一次改性石英砂冷却至室温，将三氯化铝溶液、四氯化钛乙醇溶液混合均匀之后，再与第一次改性石英砂混合均匀，低温热处理烘干，然后迅速高温热处理，冲洗烘干，即得到新型纳米金属氧化物铁、铝、钛复合改性石英砂。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤SI所述三氯化铁溶液、三氯化铝溶液和四氯化钛乙醇溶液的浓度均为1.5(T3.0Omol/L ； 步骤S2所述混合是以每克普通石英砂计，三氯化铁溶液的量为0.10?0.17mL/g ； 步骤S3所述混合是以每克普通石英砂计，三氯化铝溶液的量为0.12?0.30mL/g,四氯化钛乙醇溶液的量为0.02?0.10mL/g。4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤S2或S3所述低温热处理烘干是在烘干箱...
【专利技术属性】
技术研发人员：李冬梅，李国浩，叶挺进，黄明珠，杨翾，李绍秀，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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