一种同步去除废水中有机砷和无机砷的树脂基复合型纳米吸附材料及方法技术

本发明专利技术公开了一种同步去除废水中有机砷和无机砷的树脂基复合型纳米吸附材料及方法。通过原位沉淀的方法将水合氧化铁(HFO)固定在大孔强碱性阴离子交换树脂(Resin-D201)上，制得树脂基复合型纳米吸附材料HFOR。在含有两种类型的砷污染物的废水中，本发明专利技术制得的吸附剂能够有效的吸附有机砷和无机砷，且适用pH范围广、稳定性高。高性能的HFOR纳米复合吸附剂实现在单一体系中同步去除有机砷和无机砷污染物，对新型复合吸附材料应用于去除特定共存污染物的研究具有重要意义。本发明专利技术构建的HFOR纳米复合吸附剂有望在处理含砷废水过程中减少吸附剂用量、避免多项处理工艺联用的额外费用，具备良好的应用前景。具备良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种同步去除废水中有机砷和无机砷的树脂基复合型纳米吸附材料及方法


[0001]本专利技术属于含砷废水处理工艺领域，具体涉及一种同步去除废水中有机砷和无机砷的树脂基复合型纳米吸附材料及方法。

技术介绍

[0002]有机砷制剂是一类含砷芳香族有机物，掺和在饲料中，能明显促进动物生长、控制疾病和提高饲养效率。有机砷类饲料添加剂在发现之初就得到了大力的推广和使用。其中，对氨基苯胂酸(阿散酸)是使用最为广泛的饲料添加剂之一。在饲养畜禽过程中，此类化合物极少部分会残留在动物体内，绝大多数会以化合物原型的形式随尿液和粪便排出，在生物和/或非生物进一步的作用下，有机砷能进一步被转化为毒性更强的无机砷，这无疑对生态环境安全和居民健康产生巨大威胁。因此，有机砷和无机砷共同引发的水环境污染和安全问题亟需解决。
[0003]目前，在水处理领域中较为常见的除砷技术有混凝沉淀法、高级氧化法、吸附法等。针对不同的含砷废水水质特征选用最优的除砷技术。一般来说，在有氧环境和高pH条件下，无机砷多以As(
Ⅴ
)的阴离子形式存在，因此阴离子树脂交换法是目前最理想的方法之一。对于有机砷的处理较为困难，由于有机砷水溶性好，迁移度高，常用的混凝沉淀法很难将其去除。吸附过程中不发生降解和转化，有机砷只是转移到吸附剂的表面，因此吸附是一种有效去除水中有机砷的手段。然而，这两类污染物的吸附过程是通过不同的径实现。静电相互作用和/或与活性位点的络合作用是无机污染物吸附过程的主导作用。范德华作用力、微孔填充或特异性作用是吸附剂去除有机物的几种常见的途径。因此，如何将不同的吸附途径有效地结合到单一的单元，是实现同时去除水体中有机砷和无机砷的关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种树脂基复合型纳米吸附材料。
[0005]本专利技术的另一目的是提供该树脂基复合型纳米吸附材料的制备方法。
[0006]本专利技术的又一目的是提供一种同步去除废水中有机砷和无机砷的方法。
[0007]本专利技术的目的可通过如下技术方案实现：
[0008]一种树脂基复合型纳米吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将经预处理的大孔强碱性阴离子交换树脂投加至FeCl
4ˉ
前驱体溶液中，180～240rpm转速下电动搅拌，离子交换反应6～12h，经过滤，将全部珠粒立刻倾倒至NaOH-NaCl混合溶液中，电动搅拌反应6～12h，最后经过滤、蒸馏水清洗、50～60℃烘干，得到树脂基复合型纳米吸附材料；其中，大孔强碱性阴离子交换树脂得预处理方法为酸浸泡与建浸泡交替进行，水洗至中性后过滤、烘干；所述的FeCl
4ˉ
前驱体溶液是由FeCl3·
6H2O、NaCl和HCl配制而得，FeCl3·
6H2O摩尔浓度为0.5～3.0mol/L，NaCl的摩尔浓度为1.0～3.0mol/L，HCl的摩尔浓度为0.5～2.0mol/L；所述的NaOH-NaCl混合溶液中NaOH摩尔浓度为1.0～3.0mol/L，
NaCl的摩尔浓度为0.5～1.0mol/L。
[0010]作为本专利技术的一种优选，所述的大孔强碱性阴离子交换树脂为D201大孔树脂。
[0011]作为本专利技术的一种优选，所述的大孔强碱性阴离子交换树脂的前处理过程：首先用蒸馏水将所述的大孔强碱性阴离子交换树脂清洗至出水无杂质，然后先后投加至盐酸和氢氧化钠溶液中浸泡4～6h，在酸浸和碱浸处理间隙用大量蒸馏水清洗至出水中性，所述的处理步骤循环2～3次，最后经过滤、50～60℃烘干得到树脂D201，备用。
[0012]作为本专利技术的一种优选，所述的电动搅拌转速为180～240rpm。
[0013]作为本专利技术的一种优选，所述的盐酸的质量分数为4％～6％和所述的氢氧化钠溶液质量分数为4％～6％，树脂珠粒前处理量为50～60g/L。
[0014]作为本专利技术的一种优选，所述的FeCl
4ˉ
前驱体溶液中FeCl3·
6H2O摩尔浓度为0.8～2.0mol/L，NaCl的摩尔浓度为1.2～2.5mol/L，HCl的摩尔浓度为0.6～1.5mol/L；所述的NaOH-NaCl混合溶液中NaOH摩尔浓度为1.2～1.8mol/L，NaCl的摩尔浓度为0.5～1.0mol/L。
[0015]作为本专利技术的一种优选，所述的FeCl
4-前驱体溶液中D201投加量为5～10g/L，进一步优选6～9g/L。
[0016]作为本专利技术的一种优选，所述的NaOH-NaCl混合溶液中D201投加量为5～10g/L，进一步优选6～9g/L。
[0017]作为本专利技术的一种优选，所述的反应时间优选6～9h。
[0018]按照本专利技术所述的制备方法制备得到的树脂基复合型纳米吸附材料。
[0019]本专利技术所述的树脂基复合型纳米吸附材料在同步去除废水中有机砷和无机砷中的应用。
[0020]一种同步去除废水中有机砷和无机砷的方法，将本专利技术所述的树脂基复合型纳米吸附材料投加至含有机砷和无机砷的混合废水中，调节pH后，置于恒温振荡器中，在200～300rpm下25～28℃反应6～12h。
[0021]其中，所述的树脂基复合型纳米吸附材料投加量优选0.2～0.5g/L；所述的pH的调节范围优选3～9。
[0022]将反应后的水样经孔径为0.45μm水系滤膜过滤，测定水样中剩余的p-ASA和As(
Ⅴ
)浓度，测定结果p-ASA的去除率为74.1％～91.0％，As(
Ⅴ
)的去除率为77.8％～95.2％。
[0023]与现有的除砷的技术相比，有益效果：
[0024](1)本专利技术中通过原位沉淀的方法将水合氧化铁(HFO)负载在大孔强碱性阴离子交换树脂(Resin-D201)上，成功制备出树脂基复合纳米吸附剂HFOR，除砷污染物效果显著，避免污染物降解过程中产生的二次污染问题。
[0025](2)本专利技术制得的HFOR其制备过程简单、稳定性高，在较广的pH范围内仍保持较好的吸附效果。
[0026](3)本专利技术制得的HFOR可实现回收，重复使用，有望减少在含砷废水的处理过程中吸附剂的投加量，经济性良好。
[0027]树脂基水合氧化铁纳米吸附剂HFOR，在纳米吸附剂固定化的基础上，利用宿主D201和HFO纳米颗粒的双重吸附作用，高效利用复合材料的吸附性能，在限域尺寸内实现纳米复合吸附剂去除水体中的砷污染物，有望实现一步净化水体中有机砷和无机砷的目的，
降低在废水处理过程中的吸附材料用量、减少后续处理的额外费用，避免二次污染问题，具备良好的应用前景。对新型复合吸附材料应用于去除特定共存污染物的研究具有重要意义。
具体实施方式
[0028]为了更好的阐明本专利技术，下面通过实施例对本专利技术进一步的说明，实施例只用于解释本专利技术，不会对专利技术构成任何限定。
[0029]实施例1：
[0030]树本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种树脂基复合型纳米吸附材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将经预处理的大孔强碱性阴离子交换树脂投加至FeCl4ˉ前驱体溶液中，电动搅拌下反应6～12h，经过滤，将全部珠粒立刻倾倒至NaOH-NaCl混合溶液中，电动搅拌，反应6～12h，最后经过滤、蒸馏水清洗、50～60℃烘干，得到树脂基复合型纳米吸附材料；其中，大孔强碱性阴离子交换树脂得预处理方法为酸浸泡与建浸泡交替进行，水洗至中性后过滤、烘干；所述的FeCl4ˉ前驱体溶液是由FeCl3·
6H2O、NaCl和HCl配制而得，FeCl3·
6H2O摩尔浓度为0.5～3.0mol/L，NaCl的摩尔浓度为1.0～3.0mol/L，HCl的摩尔浓度为0.5～2.0mol/L；所述的NaOH-NaCl混合溶液中NaOH摩尔浓度为1.0～3.0mol/L，NaCl的摩尔浓度为0.5～1.0mol/L。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的大孔强碱性阴离子交换树脂为D201大孔树脂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于大孔强碱性阴离子交换树脂的前处理过程：首先用蒸馏水将所述的大孔强碱性阴离子交换树脂清洗至出水无杂质，然后先后投加至盐酸和氢氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：武海霞，刘壁铭，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：