本发明专利技术属于沉降去除水中砷的材料领域，特别涉及以铁氧化物、锰氧化物、铝氧化物为基础的多元复合金属氧化物除砷沉降剂及应用方法。本发明专利技术采用异位制备方法或采用原位制备方法制备得到多元复合金属氧化物除砷沉降剂由水合铁氧化物、水合羟基氢氧化铁、水合铝氧化物、水合羟基氧化铝、水合锰氧化物等组成。本发明专利技术提供多元复合金属氧化物除砷沉降剂可用于去除湖泊、水库、河流、地下水、饮用水、工业废水等水体中砷污染物；此外，该沉降剂也可用于沉降去除水中的铜、铬、镉、铅等重金属和铁、锰、磷酸盐等污染物。
Multicomponent composite metal oxide arsenic removal sedimentation agent and application method thereof
The invention belongs to the field of materials for settling arsenic in water, in particular to a multicomponent composite metal oxide arsenic removal settling agent based on iron oxides, manganese oxides and aluminium oxides and an application method thereof. Ectopic by in situ preparation method and preparation method of multiple composite metal oxide arsenic removal by hydrous ferric oxide, settling agent hydrated hydroxyl ferric hydroxide, hydrated aluminum oxide, hydrated alumina, hydrated hydroxyl manganese oxide composition of the invention. The invention provides a composite metal oxide arsenic removal settling agent can be used for pollutants removal of arsenic in lakes and reservoirs, rivers, groundwater, drinking water, industrial wastewater; in addition, the settlement agent can also be used for the removal of copper in water, chromium, cadmium, lead and heavy metals such as iron, manganese, phosphate and other pollutants.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于沉降去除湖泊、水库等水中砷等污染物的材料领域，特别涉及以铁氧化物、 锰氧化物、铝氧化物为基础的多元复合金属氧化物除砷沉降剂及应用方法。
技术介绍
砷是一种毒性很强的重金属元素，其在环境中存在将对人体、水生动植物等产生严重影 响。此外，含砷水若被用于进行农业灌溉、渔业、景观等功能需求使用时，还有可能通过食 物链富集作用间接地进入人体，并对人体健康造成威胁。为了控制饮用水、粮食、蔬菜、水 果、水生动物(如鱼)等不同途径对人体等造成的砷暴露风险，我国通过标准的形式对不同 水环境中砷浓度限值进行了严格的规定。例如，国家最新饮用水标准规定饮用水中砷最大浓 度必须低于10^lg/L;水环境质量标准中要求四类及其以上水体中砷浓度应该低于50^lg/L;工业废水排放标准中规定排放入水体中的工业废水中砷浓度应低于0.50 mg/L。水中砷的去除技术国内外研究的热点与难点问题。近十年来，恒河三角洲地区由于地下 水砷污染导致数千万人通过饮用水途径暴露于砷并有数百万人因此出现砷中毒症状。为此， 许多研究与技术开发工作着眼于饮用水中砷的去除，开发了大量的除砷新技术与新方法，如 吸附、絮凝-沉淀-过滤、絮凝-直接过滤、电渗析、离子交换、膜分离等。在除砷吸附材料上， 开发了活性氧化铝、赤泥、改性活性炭、羟基氧化铁、GFH 、 READ-As 、锰砂、水合锰 氧化物、铁锰复合氧化物/硅藻土等材料。饮用水处理中往往将上述材料装填在吸附柱中，含 砷水流经吸附柱过程中砷污染物得以从水相中吸附去除。对于湖泊、水库、河流等水体中砷的沉降去除，上述用于去除饮用水中砷的吸附材料虽 然具有吸附砷的能力，但往往存在平衡吸附容量过低、沉降速度过快、吸附反应时间不足、 缺乏适宜的混合等环境水力学条件等问题，从而难以具有明显的除砷效果。申请者前期研究 开发的铁锰复合氧化物/硅藻土除砷吸附材料，有效提高了材料吸附容量及其吸附砷的动力学 反应速度，但仍由于其沉降过快而难以有效沉降去除水中的砷。申请者前期专利技术的复合氧化 絮凝剂在水中沉降速度能够明显降低，但在除砷过程中对混合、反应的水力学条件要求很高， 对于庞大的湖泊、水库等水体中砷污染控制难以适用。蔡亚岐等人专利技术的氧化铁-氧化铝复合 纳米材料(专利申请号CN200710118307.1)能够有效去除水中砷、氟等污染物，且在水体 中沉降速度很低能够有效保证吸附沉降去除砷的反应时间，但材料制备工艺复杂，成本昂贵， 难以在工程实际中大规模推广应用。因此，针对湖泊、水库等水体的砷污染，开发高效、成本低廉、使用方便、沉降速度适 宜且可在工程中大规模应用的除砷沉降剂，这是目前研究与工程应用中亟需解决的难点问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是针对水中砷污染物，尤其是湖泊、水库等大型水体中砷，提供一种性能高效、经济可行、易于在工程中应用的多元复合金属氧化除砷沉降剂。 本专利技术的目的之二是提供多元复合金属氧化除砷沉降剂的制备方法。 本专利技术的目的之三是提供多元复合金属氧化除砷沉降剂的应用方法。本专利技术所涉及的多元复合金属氧化除砷沉降剂的除砷技术原理在于将具有优异除砷性 能的水合铁氧化物(Fe203*xH20)、水合氢氧化铁(Fe(OH)3，xH20)、水合羟基氢氧化铁 (FeOOH*xH20)、水合铝氧化物(Al203'xH20)、水合羟基氧化铝(A100H'xH20)、水合 氢氧化铝(Al(OH)3*xH20)、水合锰氧化物(Mn(VxH20)、水合羟基氢氧化锰(MnOOH*xH20) 等进行复配，获得具有丰富活性吸附位点与表面羟基的多元复合金属氧化物除砷沉降剂。在 吸附除砷过程中，利用除砷沉降剂表面活性位点的氧化、吸附、表面络合作用实现砷从水相 中分离及其在材料内部的固化；吸附了砷的沉降剂在自身重力作用下向下沉降至底部，从而 实现砷从水体中的沉降与去除。采用该除砷沉降剂去除湖泊、水库等水体中的砷，处理水能 达到我国地表水环境质量标准中三类(及其以上)水体对砷污染物的规定要求。该除砷沉降 剂也能有效去除河流、地下水、饮用水、工业废水等水体中砷污染物；此外，该沉降剂也可 用于沉降去除上述水体中的铜、铬、镉、铅等重金属和铁、锰、磷酸盐等污染物。本专利技术所述的多元复合金属氧化物除砷沉降剂由铁盐溶液、铝盐溶液、亚铁盐溶液、锰 盐溶液、高锰酸盐溶液经化学反应制备而成。多元复合金属氧化物除砷沉降剂的复配组分包 括水合铁氧化物(Fe203 xH20)、水合氢氧化铁(Fe(OH)3 xH20)、水合羟基氢氧化铁 (FeOOH xH20)、水合铝氧化物(Al203，xH20)、水合羟基氧化铝(A100H，xH20)、水合 氢氧化铝(Al(OH)3，xH20 )、水合锰氧化物(Mn02*xH20 )和水合羟基氢氧化锰(MnOOH*xH20) 等，其中X为水分子的个数。在上述多元复合金属氧化物除砷沉降剂中还可以进一步含有硅酸钠、聚硅酸钠、聚磷酸 钠、海藻酸钠、壳聚糖、淀粉、聚丙烯酰胺(PAM)等组分。在上述多元复合金属氧化物除砷沉降剂中还可以进一步含有硅藻土、高岭土、红壤、粉 煤灰、赤泥、粘土等组分。其中，上述材料的颗粒粒径在100目以下。所述的铁盐可选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚合硝酸铁等 中的一种或大于一种以上的混合盐。所述的铝盐溶液选自硫酸铝、氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、硝酸铝、聚合硝酸铝、 明矾等溶液中的一种或大于一种以上的混合物。所述的亚铁盐溶液包括氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁等溶液中的一种或大于一种以上 的混合物。所述的高锰酸盐溶液包括高锰酸钾、高锰酸钠等溶液中的一种或大于一种以上的混合物。在上述的铝盐、铁盐、亚铁盐、高锰酸盐溶液中还可以加入钙盐、镁盐中的一种或大于 一种以上的混合盐溶液； 一般钙盐的摩尔数与铝盐(或铁盐、亚铁盐、高锰酸盐)的摩尔数 的比为0 1:1，镁盐的摩尔数与铝盐(或铁盐、亚铁盐、高锰酸盐)的摩尔数的比为0 1:1。在上述的铝盐、铁盐、亚铁盐溶液中还可以加入锰盐溶液； 一般钙盐的摩尔数与铝盐(或铁盐、亚铁盐、高锰酸盐)的摩尔数的比为0 2:1所述的钙盐可选自氯化钙、硫酸钙、硝酸钙等中的一种或大于一种以上的混合盐。 所述的镁盐可选自氯化镁、硫酸镁、硝酸镁等中的一种或大于一种以上的混合盐。 所述的锰盐可选自氯化锰、硫酸锰、硝酸锰等中的一种或大于一种以上的混合盐。 所述硅酸钠、聚硅酸钠、聚磷酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、淀粉、聚丙烯酰胺(PAM)等组分，其任意一种与铝盐(或铁盐、亚铁盐、高锰酸盐)的质量比为0 0.5:1。所述硅藻土、高岭土、红壤、粉煤灰、赤泥、粘土等组分，其任意一种与铝盐(或铁盐、亚铁盐、高锰酸盐)的质量比为0 1000:1。本专利技术的多元复合金属氧化物除砷沉降剂的制备方法是采用异位制备方法或采用原位制备方法进行制备，其中一. 采用异位制备方法进行制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂采用如下方式之一分别制得混合液A和混合液B:1) 将铁盐、铝盐、亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将高锰酸盐溶液作为混合液B;2) 将铝盐、亚铁盐溶液进行混合获得混合液A,将铁盐、高锰酸盐溶液进行混合获得混合液B;3) 将铁盐、亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将铝盐、高锰酸盐溶液进行混合获本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多元复合金属氧化物除砷沉降剂，其特征是复配组分包括水合铁氧化物、水合氢氧化铁、水合羟基氢氧化铁、水合铝氧化物、水合羟基氧化铝、水合氢氧化铝、水合锰氧化物、水合羟基氢氧化锰等，并通过原位反应过程制得。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曲久辉，王洪杰，刘锐平，刘会娟，兰华春，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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