一种除砷吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于饮用水除砷吸附剂及其制备方法，吸附剂含有四方硫酸盐纤铁矿和高分子材料粘结剂，本发明专利技术的除砷吸附剂颗粒的吸附性能高，对饮用水中的砷具有高度吸附选择性，而且吸附容量高，吸附颗粒无论是处于干燥状态还是处于潮湿状态其强度大，使用时颗粒破碎率低，没有吸附剂的溶出，适于长期和在水流压力变化较大的情况下使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于吸附材料
，特别涉及一种用于饮用水除砷吸附剂颗粒的制备方法。
技术介绍
长期以来，饮用含砷水对人体健康的危害也一直是被人们所关注的焦点。近年来 的研究表明，长期饮用含较低浓度砷的水也会导致很多疾病的发生。2006年新颁布的生活 饮用水卫生标准(GBM79-2006)中规定，生活饮用水中砷浓度的限值为0.01mg/L，小型集 中式供水和分散式供水水质指标中砷浓度的限值为0. 05mg/L。水中砷的去除方法包括吸附法、铁盐混凝沉淀法、电凝聚和反渗透等。其中，吸附 技术被认为是适合于小型社区和偏远郊区集中供水最为经济有效的处理技术。国内目前使 用的除砷材料主要是活性氧化铝，骨炭及活性炭等，但活性氧化铝作为除砷吸附剂，其最佳 吸附PH值为5，而且吸附容量偏低，容易导致铝的溶出；骨炭及活性炭作为除砷吸附剂同样 存在吸附容量低的缺陷。目前，除砷研究除了对活性氧化铝、骨炭等常规材料进行改进研究外，更多的是注 重研制筛选除砷效果好，应用范围广和性能稳定的除砷材料。近年来的研究表明，一些天然 发生的或人工合成的铁氧化物对水中有害阴离子有较强的吸附能力。公告号为CN100386141C的专利技术专利公开了一种去除水中砷的复合吸附材料及其 制备方法，该除砷吸附剂由活性炭与氧化铁复合而成，先将水洗后的活性炭在90°C下保温 M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FeSO4 · 7H20和FeCl3 · 6H20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。但是，该除砷复合吸 附材料需要在偏酸性条件下使用，而且其比表面积小，吸附容量低。授权公告号为CN100352M1C的专利公开了一种载铁活性炭除砷吸附剂的制备方 法，按大同原煤氧化铁粘结剂=12 9 3 1 1 0. 4份质量量取。然后将原煤 磨成粉，混入氧化铁，再加入粘结剂，成形后在缺氧温度为300 500°C炭化，接着在温度为 850 950°C下进行活化，制成载氧化铁的活性炭除砷吸附剂。但是该除砷吸附剂的制备过 程中需要高温焙烧，能耗大，工艺比较复杂。另外，随着吸附时间的延长，上述两种吸附剂表 面的氧化铁存在衰减的现象，限制其使用和长时间运行。公开号为CN 101073762A的专利技术专利申请公开了一种含镧介孔分子筛除砷吸附 剂及其制备方法，此吸附剂由具有两套互不相连的三维孔道结构的介孔氧化硅MCM-48和 负载在其上的镧组成，镧的重量含量为1. 17-9. 80%，表面积为202-732m2/g，平均孔径为 2. 7-3. 2nm，孔体积为0. 2-0. 7ml/g。但是该除砷吸附剂原料成本高，且制备过程中需要高温 焙烧，能耗大，工艺比较复杂。近年来开发的由铝、镁、铁、锆及稀土等多价金属(水合)氧化物制成的复合吸附3剂，因其独特的表面性质和结构特点，其对砷的吸附容量较传统吸附材料如活性氧化铝、骨 炭等高的特性，例如授权公告号为CN 1094070C的专利技术专利提出了一种铁-稀土元素复合 水处理吸附剂及其制备方法，改复合水处理吸附剂由2价、3价铁盐(如氯化亚铁、氯化铁 或硫酸亚铁/硫酸铁等)和稀土元素盐类(如铈盐、镧盐等)在碱性条件下反应合成。又 如，公开号为CN 101485970A的专利技术公开了一种复合氧化物的高效除砷吸附剂的制 备方法，将&0C12. 8H20,FeCl3. 6H20和CO(NH2)2按一定比例配制成一定浓度的混合溶液，其 中 FeCl3 · 6H20 与 ZrOCl2 · 8H20 的质量比为 16 8-14 ；FeCl3. 6H20 与 ZrOCl2. 8H20 的总浓 度为 0. 05-0. 3mol/L ；CO(NH2)2 与(FeCl3. 6H20+Zr0Cl2. 8H20)的质量比为 4 12-17 ；然后 将混合液放入80-200°C的烘箱中保温3-10小时，反应生成棕色沉淀，将沉淀用去离子水洗 涤，然后在30-70°C的干燥48h，制得1 - 复合氧化物除砷吸附剂。但是上述两种吸附剂 均为粉末态，使用时需要专门装置进行固液分离，不仅易造成吸附剂流失，而且还易堵塞设 备，浸渍层脱落影响出水水质。授权公告号为100460056C的中国专利技术专利申请公开了一种用于除砷的四方硫酸 盐纤铁矿吸附剂的制备方法，该方法将铁盐和硫酸盐按所含铁离子和硫酸根离子的摩尔比 为3-4 1的比例溶解在水溶液中，铁盐的浓度大于0.3M，先加入碱溶液直至溶液pH为 4. 0，继续搅拌后，再缓慢加入碱溶液至pH7. 5-9. 5，静置M小时；离心分离，用去离子水洗 涤固体，干燥即得。与添加稀土类吸附剂相比，上述吸附剂原料成本低，制备方法简单，吸附 量高。但是，该吸附剂粉末的粒径为纳米级，直接投入水中不仅易造成吸附剂的流失，而且 需要专门装置进行固液分离，而且回收后不易进行再生和回用。而使用粉末或粉末简单浸 渍在一些载体(如陶粒)装填固定床也存在不同问题，如水头损失大、易堵塞、浸渍层脱落 影响出水水质。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种用于饮用水的除砷吸附 剂颗粒及其制备方法，本专利技术方法制备的除砷吸附剂颗粒的强度高，长期使用不破碎，质量 损失小，无溶出，无二次污染问题，安全可靠，适于长期和在水流压力变化较大的情况下使用。为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供一种用于饮用水除砷吸附剂包括四方硫 酸盐纤铁矿与粘结剂。其中，四方硫酸盐纤铁矿与粘结剂的重量份配比为1 0.5-1.5，优选为 1 0. 7-1. 2。特别是，所述的粘结剂选择聚丙烯酸酯乳液、聚乙烯醇缩醛胶液、聚乙烯醇酯胶 液、聚偏氟乙烯胶液、无机硅溶胶、有机硅胶中的一种或多种。其中，所述聚丙烯酸酯乳液的固含量> 52%;所述硅溶胶中二氧化硅含量> 25%； 所述有机硅胶，包括硅橡胶和硅树脂，室温固化型，不添加有机羧酸金属盐作固化催化剂； 所述的聚偏氟乙烯胶液是聚偏氟乙烯溶解于N、N-二甲基甲酰胺(DMF)中而成。特别是，所述聚丙烯酸酯乳液质量百分比浓度为4-25%，粘度500-1000mPa ·8，ρΗ 值5. 0-7. 5 ；所述的硅溶胶中二氧化硅含量优选为25-40% ；所述的硅橡胶选择室温硫化硅 橡胶，粘度200-1000mPa · s ；所述聚偏氟乙烯胶液的质量百分比浓度为3-18%。尤其是，所述硅溶胶pH值6-8，粘度5-35mPa *s，平均粒径5-30nm，稳定剂Na2O含 量彡0. 40%。特别是，所述的聚乙烯醇缩醛胶液为将聚乙烯醇缩醛溶于乙醇而成，其质量百分 比浓度为1-25% ；尤其是，所述的聚乙烯醇缩醛的分子量为90_200k。尤其是，所述聚乙烯醇缩醛为聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩乙 醛、聚乙烯醇缩戊二醛、聚乙烯醇缩丁烯醛、聚乙烯醇缩丙烯醛中的一种或多种。特别是，所述的聚乙烯醇缩甲醛溶于乙醇形成的聚乙烯醇缩甲醛胶液的质量百分 比浓度为2-20% ；所述的聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种除砷吸附剂，其特征是含有四方硫酸盐纤铁矿和粘结剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张昱，赵蓓，豆小敏，杨敏，高迎新，于建伟，
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