本发明专利技术涉及一种可以同时去除水中砷氟的高效复合吸附剂ＴＩＡ。吸附剂以活性炭为基底，其上负载了二氧化钛和氧化镧。吸附实验表明ＴＬＡ吸附剂具有较高的砷／氟吸附容量，其除砷性能优于活性氧化铝和Ｅ３３ｐ（氧化铁）。该吸附剂制备过程简单易行，吸附性能稳定，吸附过程高效、操作简单，同时还可再生利用，不会对环境造成二次污染。
【技术实现步骤摘要】
环境科学与
二、本专利技术的
技术介绍
砷和氟的污染与毒害已成为世界性的问题。作为砷、氟污染最为严重的国家 之一，我国新疆、山西、内蒙古、贵州等地区普遍存在高浓度砷氟水共存的现象，并因此 导致砷氟联合中毒事件频发。国家标准委和卫生部联合发布的《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006)中明确规定了饮用水中砷、氟的浓度应分别小于0. 01mg/L和lmg/L。目前我国农村主要采用分散式供水，由于供水规模较小致使水处理系统配置难度 加大。为了解决现有供水方式存在的弊端，研发适合农村社区和家庭的水处理工艺已迫在 眉睫。吸附法由于其成本较低、操作简便、处理效果好，已经成为国外小型社区及家庭处理 高氟水和高砷水的最佳选择。吸附法常用的吸附剂包括活性氧化铝、活性炭、氧化铁和氧化 钛等。上述吸附材料中氧化铁虽然可以除砷，但对氟的去除效率极低；活性炭和活性氧化铝 可以用于砷氟共除，但吸附容量并不理想。因此，研制合成吸附效率高并且可再生的砷氟共 除复合吸附材料有着重要意义。纳米TiA吸附材料对As (V)和As (III)具有高吸附容量(均大于37mg/g)，其除 砷性能优于活性氧化铝(Al2O3) (1. 4 2. Omg/g)和E33p (氧化铁)(约18. Omg/g)。与此同 时，TiO2能够改善地下水的硬度，这在一定程度上可以缓解农村苦咸水给人体健康带来的 威胁。另有文献报道TiO2对氟的去除率可达到90%以上。氧化镧性能稳定，价格适中，并 能有效去除水中的氟。近来已有研究表明，在常用吸附剂如树脂或硅胶上加载氧化镧后，可 以显著提高氟的吸附容量，这种复合吸附剂使用寿命长，再生简单，不会造成二次污染。作 为一种优质吸附剂，活性炭具有独特的孔隙结构和表面官能团，其机械强度高，有足够的化 学稳定性，并且可以耐酸、耐碱、耐热。在水处理过程中活性炭不仅能够除臭、除味、除色度， 还可以去除OCPs(有机氯农药)、ABS(烷基苯磺酸钠、合成洗涤剂)等有机污染物，目前活 性炭已成为应用广泛的水处理吸附剂之一。本研究以活性炭为基底，利用超声负载法将二氧化钛和氧化镧加载到活性炭表 面，得到一种高效的砷氟共除纳米吸附材料。通过一系列实验，研究了该吸附剂对砷、氟的 去除效果。本专利技术旨在为我国农村的水处理工艺提供一个可行性方案，以保障居民的饮用 水安全。三、本专利技术的
技术实现思路
通过下面的描述来阐明本专利技术的主要目的和本专利技术的特征。本专利技术涉及的砷氟共 除复合吸附剂，是以活性炭为基底，在其上负载一定量的纳米二氧化钛和氧化镧得到的复 合吸附剂。1首先对活性炭进行预处理，将过筛后的活性炭Q0-60目)在去离子水中加热至 沸腾，该过程保持30min，冷却后用去离子水淋洗两到三次，于104. 5°C下烘干备用。2称取一定量的硫酸钛溶解于去离子水中，制成一定浓度的硫酸钛溶液。将经过预 处理的活性炭按一定比例加入硫酸钛溶液中，超声负载若干小时，于104. 5°C下烘干得到产物1。3将产物1按比例加入到一定浓度的硝酸镧溶液中，超声负载若干小时，于 104.5°C下烘干。该步骤重复数次后得到产物2。4将产物2于200°C -600°C焙烧一段时间，即得砷氟共除复合吸附剂(以下简称 TLA) 0四附图说明本专利技术在pH为5-8的自然水体中，具有优异的砷、氟共除性能，砷氟的饱和吸附容 量分别为37mg/g和27mg/g。为了更好的描述本专利技术的特征，结合如下附图来帮助说明吸附 剂TLA的性能。附图1和图2为本专利技术TLA分别吸附砷、氟之后的扫描电镜照片以及能谱分析图， 通过能谱分析，可以看出吸附剂上同时含有碳、钛、镧、氧等元素，这为本专利技术综合应用了活 性炭、二氧化钛和氧化镧的优良吸附性能提供了前提条件。在吸附反应完成后，吸附剂中出 现了砷/氟的特征峰，实验结果表明TLA可以用于砷、氟去除。附图3为TLA的X射线衍射图(XRPD)。与活性炭相比，TLA的XRPD图谱中出现了 锐钛矿型T^2的特征吸收峰，这进一步说明二氧化钛的确存在于TLA中。谱图中没有明显 的La吸收峰，说明镧可能以无定形氧化镧存在于吸附剂中。与晶体形态的氧化镧相比，无 定形态的氧化镧具有更大的比表面积和更多吸附位点，因此具有更强的吸附能力。附图4是TLA与常用砷、氟吸附剂E33P和Al2O3的吸附性能比较。由图4可以看出， 与其他两种吸附剂相比，本专利技术吸附剂TLA对砷和氟的吸附效率有很大的提高。其中，TLA 对As(III)吸附率为60% 80%，最佳优选为68% ；TLA对As (V)吸附率为70% 80%， 最佳优选为78% ；TLA对As (V)吸附率为80% 90%，最佳优选为86%。附图5是TLA的吸附动力学曲线，其中图a为单砷单氟吸附曲线，图b砷氟共存吸 附曲线。由图可见，TLA对As和F的吸附过程大约15min即可平衡并达到最大吸附容量， 对砷最大吸附量约为30mg/，对氟最大吸附量约为10mg/L，在单砷单氟和砷氟共存不同条 件下吸附并无很大区别。实验结果说明吸附反应速度快，吸附剂的性能优越。五、专利技术实施例下面进一步通过实施例来阐述本专利技术。实施例1活性炭预处理将20 60目的活性炭在离子水中煮沸0. 5h，用去离子 水淋洗后于104. 5°C烘干备用。负载钛称取7. 5g硫酸钛溶于40ml去离子水，将12g经过 预处理的活性炭加入到上述溶液，超声负载4h得产物1 ；负载镧称取2. 5g La(NO3)3-BH2O 溶于40ml去离子水，将产物1加入到此硝酸镧溶液中，超声负载4h，此步骤重复两次得到产 物2。将产物2在400°C下焙烧他，待冷却后用去离子水清洗，并于104. 5°C下烘干得到最 终产物TLA。经吸附试验验证将2g吸附剂TLA加入到40mL含砷7g L-I的铜矿废水中， 充分混合Ih后，测得溶液中砷的残余量仅为0. 04mg L-1。实施例2负载钛称取15g硫酸钛溶于80ml去离子水，再称取24g经过预处理的 活性炭，将其加入到上述溶液，超声负载4h得产物1 ；负载镧称取5g La(N03)3*6H20溶于 80ml去离子水，将产物1加入到此硝酸镧溶液中，超声负载4h，此步骤重复两次得到产物2。 将产物2在450°C下焙烧6h，待冷却后用去离子水清洗，置于104. 5°C下烘干得到最终产物TLA。经吸附试验得到以下数据(表1):表1.三种吸附剂对砷和氟的去除率去除率(％)_吸附剂 As(III) As(V) FTLA687886E33p 25 36 6 Al2O3_13 16 11上述实施例说明，本专利技术合成过程简便易行，与目前常用的吸附剂相比，本专利技术 TLA吸附剂对砷和氟的去除效率高，砷氟共除效果非常明显。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合吸附剂，由二氧化钛、氧化镧和活性炭复合而成，其特征：可以同时高效地除砷除氟。
【技术特征摘要】
1.一种复合吸附剂，由二氧化钛、氧化镧和活性炭复合而成，其特征可以同时高效地 除砷除氟。2.如权利要求书1所述的复合吸附剂，其特征是由下列化合物按以下质量比组成硫 酸钛硝酸镧活性炭=0. 625 0.21 1。3.如权利要求书2所述的复合吸附剂，所用的硫酸钛是用来水解合成二氧化钛的。4.如权利要求书2所述的复合吸附剂，所用的硝酸镧是用来水解合成氧化镧的。5.如权利要求书1所述的复合吸附剂，所采用的活性炭是作为基底的，其处理方法是 优选20-60目...
【专利技术属性】
技术研发人员：景传勇，辛琳琳，崔金立，
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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