一种沸石改性方法及在水除砷中的用途技术

本发明专利技术属于水处理技术领域，具体涉及一种利用廉价非金属矿物沸石矿进行改性处理制成一种新型吸附材料，该材料适用于水体砷污染的修复。本发明专利技术的材料能够有效对砷污染的水体进行砷的吸附处理，降低水体中砷含量，对解决水体中砷的污染的问题和实现废弃资源的再生利用具有十分重要的意义。本发明专利技术的特征是，改性沸石吸附材料以制成品的干基为１００ｋｇ，按重量计的组分：天然沸石粉（过２００目）９７～９９．７ｋｇ；纳米ＴｉＯ２０．３～３ｋｇ。本发明专利技术还公开了改性沸石吸附材料的制备方法及用途。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理
，具体涉及一种沸石改性方法及其在水体除砷中的用 途。本专利技术以一种廉价易得的新型环保非金属矿物材料沸石矿为原料，对其进行改性，并用 来吸附水体中的砷。本专利技术的沸石矿改性技术，能够使改性后的沸石矿作为水体砷吸附材 料使用，高效地去除水体中的砷，对解决水体中砷的污染问题具有十分重要的意义。
技术介绍
砷及砷化合物是公认的致癌物。由于采矿、污水灌溉及打井取水饮用等活动，地球 表层中砷化合物大量溶入地下水和地表水中，带来了严重的水体砷污染问题。环境矿物材 料在处理砷污染的方法上具有易获得、成本低、效果好且不易出现二次污染和可循环利用 等优势而越来越受到人们的重视了。利用环境矿物材料来去除水体中的砷，一方面将原来 废弃的矿石有效地利用起来，起到了变废为宝的作用；另一方面，用环境矿物材料去除水体 中的砷不会导致二次污染，大大降低了处理成本和后续处理复杂性。经检索，中国专利技术专利中砷处理的环境矿物材料的专利技术专利申请涉及沸石等多种 非金属和金属矿物。经检索目前的相关专利文献如下申请号为89109581的文献提供了一种砷和重金属废水的净化剂，由镁铝叶绿矾、 分子式为(Fe，Mg) (Fe, Al)4(SO )6(OH)2· 20H20和无定型炭以1 1 4的重 量比配合组成。其中镁铝叶绿矾采用硫酸酸浸褐铁矿法制造。产品中还含有2 8%的活 性二氧化硅；无定型炭是天然活性炭，为无定型炭和少量岩屑所组成，是将目前不为人知的 “炭质火山沉凝灰岩”经水解离析制得。申请号为94110419的文献提供一种从含砷废水中提取砷的方法和装置。按以下 几个步骤进行，即过滤其悬浮物；调节其PH值小于1. 5 ；通过装置反应器与硫化亚铁反应； 应用分离技术提取砷；用石灰乳中和废水，控制PH值在8-9间，经沉淀分离，使水质含砷量 小于0. 5mg/L,负二价硫含量小于lmg/L。砷回收率达99. 5%以上，砷硫化物含砷量大小 50%。能有效地防止砷对环境的污染，降低成本，为砷资源的综合利用提供了一条新途径。申请号为00131216的文献发现去除生活饮用水中的砷、铅、铬、镉、汞的方法，是 向含此五种重金属的生活饮用水中依次加入硫酸亚铁、调PH值的NaOH及漂白精或漂白 粉。本专利技术将上述物质加入到水中后，漂白精将五元素和部分铁氧化成高价态，在水中生成 难熔氢氧化物或难熔盐沉淀，它们被铁的氢氧化絮状物吸附并共同沉淀以被过滤除去。采 用本专利技术方法可有效去除砷、铅、铬、镉、汞，使水中铁、砷、铅、铬、镉的含量大大低于国家标 准。申请号为01815105的文献提供一种在同一个过程中从水溶液中除去砷和氟化物 的方法。具体地说，将所述水溶液的PH调节至约5-8。加入钙盐的组合物和铁或铝盐以形 成含有砷和氟化物的不溶性固体。然后从所述水溶液中除去所述固体。申请号为200480003018的文献通过下述方法从水和其他含水物料中除去砷(1) 用含+4氧化态铈的化合物，优选二氧化铈处理物料，以将+3氧化态的砷氧化成+5氧化态3的砷，和(2)通常通过使处理过的物料和氧化铝或含+3氧化态阳离子的其他沉淀剂接触， 从水相中除去+5氧化态的砷。申请号为200510027898的文献中去除水中砷的复合吸附材料及其制备方法，涉 及一种除砷吸附剂及制备方法。由活性炭与氧化铁复合而成的本专利技术的复合吸附材料的砷 吸附量是活性炭的2-5倍。先将水洗后的活性炭在90°C下保温24小时，干燥。然后加入硝 酸中，搅拌均勻，放置4小时后，水洗，并在95 100°C下干燥24小时待用。将FeSO4WH2O 和FeCl3 ·6Η20加水溶解后，加入5mol/L的NaOH中，搅拌，在70°C生成氧化铁沉淀，用NaOH 滴定到溶液PH = 9 10 ；用水洗涤，再加入月桂酸，同时滴加NaOH，搅拌10分钟，加热到 90°C，恒温30分钟。调整pH = 4 5。将活性炭与氧化铁悬浮液混合，搅拌制成本专利技术的 高容量、高选择性和高吸附率、高机械强度、可再生和低成本的复合吸附材料。本专利技术工艺 简单，操作方便，污泥渣产生量少。可有效去除水中砷或其他重金属。上述专利文献多是针对废水和饮用水中砷的处理，而对于地下水中砷的去除技术 和材料尚不多见，尤其是用于地下水砷污染修复的渗透反应墙材料尚未见专利申请。因此， 本专利技术对于砷污染地下水修复具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，寻找一种高效经济的去除水体砷的吸附 材料的制备方法，利用将沸石矿改性处理，制成一种能够吸附水体中砷的新型材料。本专利技术 的目的还包括该除砷材料的应用。本专利技术制备的改性沸石矿材料对水体中砷的去除率高， 无二次污染，再生性能好，满足当前去除水体砷达到国家标准的需要。本专利技术是这样实现的本专利技术基于纳米TiO2高效吸附砷和天然沸石矿的特性出发，在筛选各种天然沸石 矿的基础上，以湖北某市的天然沸石矿为主料，辅以钛酸丁酯、无水乙醇为改性剂，通过物 料混勻、搅拌、水解、洗涤烘干、焙烧等工艺，制备成改性沸石(其制备工艺与技术路线参见 图1)。实施本专利技术的核心技术是通过利用沸石的强吸附能力，将钛酸丁酯固定在沸石上并 通过水解形成稳定的纳米二氧化钛，然后烘干焙烧将纳米二氧化钛固定在沸石表面和内孔 上，比较除砷的效果，确定出一种最佳的沸石矿的改性技术。本专利技术的具体的技术方案是一种沸石矿改性方法，按重量计的组分如下以制成品干基为IOOkg计天然沸石矿(90%过100目) 97 99. 7kg;纳米TiO20.3 3kg;按照下列步骤制备1)按配方量称取钛酸丁酯，溶于无水乙醇中，搅拌30分钟，钛酸丁酯_醇溶液；2)按配方量称取天然沸石，倒入步骤1)所得钛酸丁酯_醇溶液中，在搅拌器中搅 拌1小时；3)将慢速均勻搅拌的溶液中缓慢加入蒸馏水，至形成凝胶；4)将凝胶在100°C下烘干，研磨均勻后再用去蒸馏水冲洗2遍；5)冲洗后的改性沸石放入烘箱在100°C下烘干，再放入马弗炉在300°C下焙烧2小时；6)将所得改性沸石冷却后备用。按照前述的制备方法，其中的优化方案之一，按重量计的组分如下一种沸石矿改性方法，按重量计的组分如下以制成品干基为IOOkg计天然沸石矿(过2OO目)97 "· 7kg ；纳米TiO20. 3 3kg。按照前述的制备方法，其中的优化方案之二，按重量计的组分如下一种沸石矿改性方法，按重量计的组分如下以制成品干基为IOOkg计天然沸石矿(90%过100目)98 99. 5kg ；纳米TiO20. 5-2kg。按照前述的制备方法，其中的优化方案之三，按重量计的组分如下一种沸石矿改性方法，按重量计的组分如下以制成品干基为IOOkg计天然沸石矿(90%过100目) 99kg ；纳米TiO2Ikg0本专利技术制备的TiO2改性沸石材料对水体砷的去除率很好。研究结果表明，在水体 砷浓度为lmg/L，吸附剂/水比例为3g/L，吸附反应时间为901^11条件下^8(111)和As (V) 的剩余浓度仅为4. 36和2. 10 μ g/L，低于国家规定的饮用水砷< 10 μ g/L的标准，且改性 沸石对As (III)和As (V)的饱和吸附容量分别达到了 7. 64mg/g和6. 59mg/g(见图3)。据 此，Ik本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沸石改性方法，按重量计的组分如下：以制成品干基为１００ｋｇ计：天然沸石矿，过２００目，９７～９９．７ｋｇ；纳米ＴｉＯ↓［２］０．３～３ｋｇ；按照下列步骤制备：１）按配方量称取钛酸丁酯，溶于无水乙醇中，搅拌３０分钟，得到钛酸丁酯－醇溶液；２）按配方量称取天然沸石，倒入步骤１）所得钛酸丁酯－醇溶液中，在搅拌器中搅拌１小时；３）在慢速均匀搅拌的条件下，向溶液中缓慢加入去蒸馏水，至形成凝胶；４）将凝胶在１００℃下烘干，研磨均匀后再用去蒸馏水冲洗２遍；５）冲洗后的改性沸石放入烘箱在１００℃下烘干，再放入马弗炉在３００℃下焙烧２小时；６）将所得改性沸石冷却后备用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：涂书新，张小明，马琳，黄永柄，龙晓燕，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]