一种磁性吸附材料去除水体中锑离子的方法技术

本发明专利技术涉及一种磁性吸附材料去除水体中锑离子的方法，该方法包括如下步骤：S1：对水体进行预处理：调节水体的pH值，使水体呈碱性；和/或稀释水体，降低水体中污染物浓度；S2：向水体中投加复合材料CMC，并搅拌：所述复合材料CMC的投加量与水体体积比为：0.2g/L～1.2g/L，复合材料CMC的投加的质量与水体体积单位需在一个数量级上；然后先快速搅拌0.5～3h，再慢速搅拌0.5～3h，最后静置30min以上，外部磁场分离吸附剂。复合材料CMC可以稳定的分布在水体中，且凭借着良好的磁性效能，可以得到很好的回收再使用。而且壳聚糖本身绿色无毒，具有较好的吸附效果，以其作为载体不会对水体造成二次污染。

A Method of Removal of Antimony Ions from Water by Magnetic Adsorbent

The invention relates to a method for removing antimony ions from water by magnetic adsorption material, which comprises the following steps: S1: pretreatment of water body: adjusting the pH value of water body to make water body alkaline; and/or diluting water body to reduce the concentration of pollutants in water body; S2: adding composite CMC into water body and stirring: the dosage of composite CMC and the volume ratio of water body are 0.2: G/L~1.2g/L, the mass of CMC and the volume of water need to be in an order of magnitude; then mix quickly for 0.5~3h, then mix slowly for 0.5~3h, and finally stand for more than 30 minutes. The adsorbent is separated by external magnetic field. Composite CMC can be stably distributed in water, and with good magnetic performance, it can be recycled and reused. Moreover, chitosan itself is green and non-toxic, and has good adsorption effect. As a carrier, chitosan will not cause secondary pollution to water.

【技术实现步骤摘要】
一种磁性吸附材料去除水体中锑离子的方法
本专利技术涉及能源环保领域，特别涉及一种磁性吸附材料去除水体中锑离子的方法。
技术介绍
随着工农业的快速发展，重金属引起的水污染问题已成为社会关注的焦点。锑(Sb)是一种具毒性和潜在致癌性的金属元素，广泛存在于人类的生存环境中，其中锑金属形成的污染问题有待解决。锑污染形成的来源广泛，例如：锑的开采和熔炼，在其现场附近容易造成严重的土壤污染，给周边地区的居民带来健康威胁；锑及其化合物广泛用于各种工业产品(例如陶瓷、弹药、玻璃、电池、油漆、烟火材料)的生产，生产过程中伴随有重金属释放引发的环境污染问题；弹药和阻燃剂中存在的Sb对人体有害。与砷及其化合物一样，锑及其化合物对人类的健康影响显著，例如(1)通过水-土壤-作物-人的食物链，锑及其化合物转移到人体中，将破坏人体中的酶活性，导致代谢紊乱，损害神经系统和其它器官；天然地表水中的Sb污染对人体血液、胃肠道和呼吸系统有着毒性和不良影响；(2)人体吸入锑会引起皮肤和眼睛的刺激。锑斑是一种感染汗腺和皮脂腺的皮疹，是皮肤刺激作用最严重的一种；(3)通过饮用水或食物口服水溶性锑盐可引起胃肠道粘膜的刺激，造成各种不良健康效应，如呕吐、腹痛、腹泻和人体心脏毒性。Sb的化学性质类似于砷，具有不同的形态结构，但在环境中，Sb(Ⅲ)和Sb(V)是主要的氧化态，且Sb(Ⅲ)的毒性是Sb(Ⅴ)的10倍。研究治理水体Sb(Ⅲ)的方法和技术具有实际工程价值。目前锑的去除方法主要包括电化学分析法、离子交换法、萃取法、膜分离法和吸附法。电化学方法主要具有混凝、吸附、浮选、氧化、微电解等功能，在污水处理过程中，经常采用电混凝、电吸附、电浮选和电氧化工艺。离子交换的机理与吸附机理相似，两者都能从溶液中吸收溶质。萃取是指在溶解度或分配系数不同的情况下，物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程，通过反复转移提取，可以萃取大部分材料。膜分离技术是一种新型的水处理技术，但能耗较高。与传统的混凝、沉淀、离子交换、膜分离技术相比，吸附技术具有成本较低，且污泥产量少、操作简单、再生能力强等优点，是一种高效的锑净化技术。吸附效果主要取决于两个方面：吸附剂的化学性质和被吸附的物质。本方法提出了一种新的磁性吸附材料去除水体中锑离子的方法。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种复合材料CMC去除水体中锑离子的方法，采用吸附的方法，可以有效并快速的去除水体中的Sb(Ⅲ)，不但去除率高，而且对水体没有有二次污染。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种磁性吸附材料去除水体中锑离子的方法，包括如下步骤：S1：对水体进行预处理：调节水体的pH值，使水体呈碱性；和/或稀释水体，降低水体中锑离子的浓度；S2：向水体中投加复合材料CMC，并搅拌：所述复合材料CMC的投加量与水体体积比为：0.2g/L～1.2g/L，复合材料CMC的投加的质量与水体体积单位需在一个数量级上；然后先快速搅拌0.5～3h，再慢速搅拌0.5～3h，最后静置30min以上，外部磁场分离吸附剂。作为改进，所述S1中调节水体的pH值为11～12，使水体呈强碱性。作为改进，所述S1中稀释水体，降低水体中金属Sb，使得水体中金属Sb浓度为5mg/L～30mg/L。作为改进，所述S1中稀释水体，使水体中金属Sb浓度为5mg/L。作为改进，所述快速搅拌的转速与慢速搅拌的转速比为3.5：1。作为改进，所述S2中先快速搅拌2h，再慢速搅拌2h。相对于现有技术，本专利技术至少具有如下优点：磁性有机骨架材料可以通过一定的方式，加强其在环境下的分散性，改善其吸附重金属的性能。故复合材料CMC可以稳定的分布在水体中，且凭借着良好的磁性效能，可以得到很好的回收再使用。而且壳聚糖本身绿色无毒，具有较好的吸附效果，以其作为载体不会对水体造成二次污染。同时磁性有机骨架材料有着独特的介孔结构和优异的吸附性能，而壳聚糖的加入更加发挥了两种材料的优势，三者材料的结合会伴随着其表面官能团的物理化学反应。附图说明图1为CS和MOFs配比对Sb(Ⅲ)去除率的影响。图2为Fe3O4和CS配比对Sb(Ⅲ)去除率的影响。图3为反应温度对Sb(Ⅲ)去除率的影响。图4为反应时间对Sb(Ⅲ)去除率的影响。图5为引发剂对Sb(Ⅲ)去除率的影响。图6为三种材料的磁滞回线。图7为不同pH值对CMC去除Sb(Ⅲ)的影响。图8为不同初始浓度对CMC去除Sb(Ⅲ)的影响。图9为搅拌时间对CMC去除Sb(Ⅲ)的影响。具体实施方式下面对专利技术方法做进一步的详细说明。一种复合材料CMC去除水体中锑离子的方法，包括如下步骤：S1：对水体进行预处理：调节水体的pH值，使水体呈碱性；和/或稀释水体，降低水体中锑离子的浓度；S2：向水体中投加复合材料CMC，并搅拌：所述复合材料CMC的投加量与水体体积比为：0.2g/L～1.2g/L，复合材料CMC的投加的质量与水体体积单位需在一个数量级上；然后先快速搅拌0.5～3h，再慢速搅拌0.5～3h，最后静置30min以上，外部磁场分离吸附剂。作为优选，所述S1中调节水体的pH值为11～12，使水体呈强碱性。首先配置的1g/L的锑离子溶液，然后转移至250ml的烧杯中，稀释溶液至10mg/L，并用稀盐酸和氢氧化钠，将锑离子溶液pH分别调至1，5，6，7，9，11。然后将其分为除pH不同外，其他条件一样的3组，每组分别投加最佳制备条件下的CMC量为100mg，200mg，300mg。最后均放在六联搅拌器上进行吸附吸附实验，快搅半小时(210r/min)，慢搅半小时(60r/min)，并在沉淀半小时后，取水样上清液，对锑离子浓度进行测定。pH对Sb(Ⅲ)去除率的影响如图7所示。由图可知，在同一pH值条件下，随着投加量的增加，CMC对Sb(Ⅲ)的去除效果稳定上升。在CMC投加量为100mg、200mg和300mg时，去除率均呈现先上升后下降又上升的趋势。在锑离子溶液为酸性和中性时，CMC对锑离子的去除率均没有超过50％。在pH为1时，Sb(Ⅲ)去除率最低。且投加量为300mg时，去除率也未超过40％。这说明在强酸性条件下，CMC对Sb(Ⅲ)去除效果较差。这可能是在酸性条件下，复合材料表面带的正电荷与带正电的金属离子发生了排斥反应。在pH为7时，去除率较强酸性条件下略有提高，但对Sb(Ⅲ)去除效果并不明显。当pH为11时，CMC对锑离子去除效果最佳，在投加量为100mg时，去除率达到了52.03％；在投加量为300mg时，去除率达到了87.79％。这说明在强碱性条件下，CMC对Sb(Ⅲ)去除效果非常好。通过上述分析在不同pH下，CMC对Sb(Ⅲ)去除效果的影响可知，在强碱性条件下，对Sb(Ⅲ)的去除效果极佳；在酸性条件下，对Sb(Ⅲ)的去除效果偏弱。在酸性条件下，MOFs材料表面上的羧基和羟基官能团被质子化，而质子会与-COO-和-OH-等基团，竞争带正电的金属锑离子，故对Sb(Ⅲ)消除效率较低。另外在弱酸性条件下，MOFs材料在沸腾条件下只发生部分分解，而在pH为7时，MOFs材料在室温下已经发生崩解。当pH值为强碱条件下时，Sb(Ⅲ)是以阴离子的形式存在，MOFs材料表面上的羧基和羟基官能团，以-COO-和-O-两种离子的形式存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性吸附材料去除水体中锑离子的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：对水体进行预处理：调节水体的pH值，使水体呈碱性；和/或稀释水体，降低水体中锑离子的浓度；S2：向水体中投加复合材料CMC，并搅拌：所述复合材料CMC的投加量与水体体积比为：0.2g/L～1.2g/L，复合材料CMC的投加的质量与水体体积单位需在一个数量级上；然后先快速搅拌0.5～3h，再慢速搅拌0.5～3h，最后静置30min以上，外部磁场分离吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种磁性吸附材料去除水体中锑离子的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：对水体进行预处理：调节水体的pH值，使水体呈碱性；和/或稀释水体，降低水体中锑离子的浓度；S2：向水体中投加复合材料CMC，并搅拌：所述复合材料CMC的投加量与水体体积比为：0.2g/L～1.2g/L，复合材料CMC的投加的质量与水体体积单位需在一个数量级上；然后先快速搅拌0.5～3h，再慢速搅拌0.5～3h，最后静置30min以上，外部磁场分离吸附剂。2.如权利要求1所述的复合材料CMC去除水体中锑离子的方法，其特征在于：所述S1中调节水体的pH值为11～12，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱国成，詹浩，
申请(专利权)人：重庆音波科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50