CN106215856A - 一种饮用水除砷吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种饮用水除砷吸附剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种饮用水除砷吸附剂及其制备方法和应用，该吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠3‑8份、聚乙二醇5‑12份、双苄胺基醚1‑5份、凹凸棒土20‑30份。将凹凸棒土与双苄胺基醚混合研磨，得混合粉；将混合粉置入配制的聚乙二醇溶液溶液中搅拌，升温至68℃搅拌5min后加入油酸钠，加热搅拌，再超声处理，然后在120℃的温度下搅拌至5h，再高温煅烧即得。本发明制得的吸附剂对水体中砷的去除率高，使用量少，颗粒强度好，耐磨损，无二次污染，满足当前去除水体砷达到国家标准的需要，易于回收，且经过合理的煅烧处理后还可再次利用。本发明取材简单且广泛，制备方法简单，降低了生产成本，投资少，能耗低，易于推广应用。

Description

一种饮用水除砷吸附剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体是一种饮用水除砷吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
水中砷污染的来源有：(1)自然源：矿物及岩石的风化、火山的喷发、温泉的上溢水；(2)人工源：砷化物的开采和冶炼。这些因素对地下水及饮用水都造成了很大的污染。高砷饮水主要为地下水。
化合物有剧毒，容易在人体内积累，造成慢性砷中毒。饮料中含砷较低时(10～30mg/g)，导致生长滞缓，怀孕减少，自发流产较多，死亡率较高。单质砷无毒性，砷化合物均有毒性。三价砷比五价砷毒性大，约为60倍；有机砷与无机砷毒性相似。人口服三氧化二砷中毒剂量为5～50mg，致死量为70～180mg(体重70kg的人，约为0.76～1.95mg/kg，个别敏感者1mg可中毒，20mg可致死，但也有口服10g以上而获救者)。人吸入三氧化二砷致死浓度为0.16mg/m3(吸入4h)，长期少量吸入或口服可产生慢性中毒。在含砷化氢为1mg/L的空气中，呼吸5～10分钟，可发生致命性中毒。世界卫生组织推荐的水体中砷的最高饮用标准值为0.0lmg/L，我国的最高饮用标准值为0.05mg/L。按照WHO的水砷标准，中国砷中毒危害病区的暴露人高达1500万之多；已确诊患者超过数万人。因此饮水除砷是防治地方性砷中毒的关键措施。
目前常用的去除水中砷酸根或亚砷酸根的方法有沉淀法、膜处理法、吸附法、生物法、离子交换法、氧化法和电絮凝法等。其中吸附法简单易行、去除效果好、能循环利用，加之吸附剂来源广泛，价格低廉而广泛受到关注。传统的砷吸附剂有活性炭、矿物材料、金属氧化物、工业废弃物等。但现有的砷吸附剂因价格昂贵、吸附容量低、循环利用率低，再生困难或再生后使用效果不理想，使得其实际应用受到一定限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种去除率高、使用量少、颗粒强度好、耐磨损、无二次污染、再次利用的饮用水除砷吸附剂及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种饮用水除砷吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠3-8份、聚乙二醇5-12份、双苄胺基醚1-5份、凹凸棒土20-30份。
作为本发明进一步的方案：所述饮用水除砷吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠4-7份、聚乙二醇7-10份、双苄胺基醚2-4份、凹凸棒土22-28份。
作为本发明进一步的方案：所述饮用水除砷吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠5份、聚乙二醇8份、双苄胺基醚3份、凹凸棒土25份。
本发明的另一目的是提供一种饮用水除砷吸附剂的制备方法，由以下步骤组成：
1)将聚乙二醇与去离子水混合，制得聚乙二醇溶液，其中去离子水的添加量是凹凸棒土质量的6倍；
2)将凹凸棒土与双苄胺基醚混合研磨、过150目筛，制得混合粉；
3)将混合粉置入聚乙二醇溶液溶液中，搅拌10-15min，升温至68℃搅拌5min后加入油酸钠，升温至100℃搅拌30min，再在80℃的温度下超声处理30min，然后在120℃的温度下搅拌至5h，再置入320℃的马弗炉中煅烧6h，即得吸附剂。
本发明的又一目的是提供所述吸附剂在饮用水处理中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中采用聚乙二醇、油酸钠、双苄胺基醚对凹凸棒土进行处理作用后制得的吸附剂，在各原料的协同作用下对水体中砷的去除率高，使用量少，颗粒强度好，耐磨损，无二次污染，满足当前去除水体砷达到国家标准的需要，易于回收，且经过合理的煅烧处理后还可再次利用。本发明取材简单且广泛，制备方法简单，降低了生产成本，投资少，能耗低，易于推广应用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种饮用水除砷吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠3份、聚乙二醇5份、双苄胺基醚1份、凹凸棒土20份。
将聚乙二醇与去离子水混合，制得聚乙二醇溶液，其中去离子水的添加量是凹凸棒土质量的6倍。将凹凸棒土与双苄胺基醚混合研磨、过150目筛，制得混合粉。将混合粉置入聚乙二醇溶液溶液中，搅拌10min，升温至68℃搅拌5min后加入油酸钠，升温至100℃搅拌30min，再在80℃的温度下超声处理30min，然后在120℃的温度下搅拌至5h，再置入320℃的马弗炉中煅烧6h，即得吸附剂。
实施例2
本发明实施例中，一种饮用水除砷吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠8份、聚乙二醇12份、双苄胺基醚5份、凹凸棒土30份。
将聚乙二醇与去离子水混合，制得聚乙二醇溶液，其中去离子水的添加量是凹凸棒土质量的6倍。将凹凸棒土与双苄胺基醚混合研磨、过150目筛，制得混合粉。将混合粉置入聚乙二醇溶液溶液中，搅拌15min，升温至68℃搅拌5min后加入油酸钠，升温至100℃搅拌30min，再在80℃的温度下超声处理30min，然后在120℃的温度下搅拌至5h，再置入320℃的马弗炉中煅烧6h，即得吸附剂。
实施例3
本发明实施例中，一种饮用水除砷吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠4份、聚乙二醇7份、双苄胺基醚2份、凹凸棒土22份。
将聚乙二醇与去离子水混合，制得聚乙二醇溶液，其中去离子水的添加量是凹凸棒土质量的6倍。将凹凸棒土与双苄胺基醚混合研磨、过150目筛，制得混合粉。将混合粉置入聚乙二醇溶液溶液中，搅拌12min，升温至68℃搅拌5min后加入油酸钠，升温至100℃搅拌30min，再在80℃的温度下超声处理30min，然后在120℃的温度下搅拌至5h，再置入320℃的马弗炉中煅烧6h，即得吸附剂。
实施例4
本发明实施例中，一种饮用水除砷吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠7份、聚乙二醇10份、双苄胺基醚4份、凹凸棒土28份。
将聚乙二醇与去离子水混合，制得聚乙二醇溶液，其中去离子水的添加量是凹凸棒土质量的6倍。将凹凸棒土与双苄胺基醚混合研磨、过150目筛，制得混合粉。将混合粉置入聚乙二醇溶液溶液中，搅拌12min，升温至68℃搅拌5min后加入油酸钠，升温至100℃搅拌30min，再在80℃的温度下超声处理30min，然后在120℃的温度下搅拌至5h，再置入320℃的马弗炉中煅烧6h，即得吸附剂。
实施例5
本发明实施例中，一种饮用水除砷吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠5份、聚乙二醇8份、双苄胺基醚3份、凹凸棒土25份。
将聚乙二醇与去离子水混合，制得聚乙二醇溶液，其中去离子水的添加量是凹凸棒土质量的6倍。将凹凸棒土与双苄胺基醚混合研磨、过150目筛，制得混合粉。将混合粉置入聚乙二醇溶液溶液中，搅拌12min，升温至68℃搅拌5min后加入油酸钠，升温至100℃搅拌30min，再在80℃的温度下超声处理30min，然后在120℃的温度下搅拌至5h，再置入320℃的马弗炉中煅烧6h，即得吸附剂。
对比例1
除不含有油酸钠外，其配方及制备过程与实施例5一致。
具体如下：
一种饮用水除砷吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：聚乙二醇8份、双苄胺基醚3份、凹凸棒土25份。
将聚乙二醇与去离子水混合，制得聚乙二醇溶液，其中去离子水的添加量是凹凸棒土质量的6倍。将凹凸棒土与双苄胺基醚混合研磨、过150目筛，制得混合粉。将混合粉置入聚乙二醇溶液溶液中，搅拌12min，升温至68℃搅拌5min后，升温至100℃搅拌30min，再在80℃的温度下超声处理30min，然后在120℃的温度下搅拌至5h，再置入320℃的马弗炉中煅烧6h，即得吸附剂。
对比例2
除不含有聚乙二醇外，其配方及制备过程与实施例5一致。
具体如下：
一种饮用水除砷吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠5份、双苄胺基醚3份、凹凸棒土25份。
将凹凸棒土与双苄胺基醚混合研磨、过150目筛，制得混合粉。将混合粉置入去离子水中，其中去离子水的添加量是凹凸棒土质量的6倍。搅拌12min，升温至68℃搅拌5min后加入油酸钠，升温至100℃搅拌30min，再在80℃的温度下超声处理30min，然后在120℃的温度下搅拌至5h，再置入320℃的马弗炉中煅烧6h，即得吸附剂。
对比例3
除不含有油酸钠、聚乙二醇外，其配方及制备过程与实施例5一致。
具体如下：
一种饮用水除砷吸附剂，由以下按照重量份的原料组成：双苄胺基醚3份、凹凸棒土25份。
将凹凸棒土与双苄胺基醚混合研磨、过150目筛，制得混合粉。将混合粉置入去离子水中，其中去离子水的添加量是凹凸棒土质量的6倍。搅拌12min，升温至68℃搅拌5min后，升温至100℃搅拌30min，再在80℃的温度下超声处理30min，然后在120℃的温度下搅拌至5h，再置入320℃的马弗炉中煅烧6h，即得吸附剂。
对本发明实施例1-5吸附剂及对比例1-3吸附剂进行性能检测，结果如表1所示。
其中除砷方法为：向含砷水中投加质量是其0.3％的吸附剂，在恒温水浴振荡器中振荡，转速为150r/min，在25℃条件下，12小时后静置沉降。所述的含砷水试样1为含三价砷(As(Ⅲ))5000μg/L、Na+＝0.01mol/L、pH＝6.8的待处理水样；试样2为含五价砷((As(Ⅴ))5000μg/L、Na+＝0.01mol/L、pH＝6.8的待处理水样。
表1
试样1吸附除砷率，％ 试样2吸附除砷率，％ 干压缩强度，N 直径，mm
实施例1 92 93 33 1.3
实施例2 93 94 32 1.4
实施例3 99 99 34 1.3
实施例4 99.2 99.1 35 1.4
实施例5 99.8 99.9 35 1.4
对比例1 62 60 32 1.3
对比例2 78 75 21 1.4
对比例3 40 38 20 1.4
由表1可见，实施例1-5的吸附剂均具有良好的除砷作用，且均优于对比例1-2；实施例3-5较优，实施例5为本发明最优实施例。同时，由表1中可知，油酸钠与本发明其他组分一起具有良好的协同作用，且聚乙二醇对于本发明吸附剂的强度具有重大的影响作用。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种饮用水除砷吸附剂，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠3-8份、聚乙二醇5-12份、双苄胺基醚1-5份、凹凸棒土20-30份。
2.根据权利要求1所述的饮用水除砷吸附剂，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠4-7份、聚乙二醇7-10份、双苄胺基醚2-4份、凹凸棒土22-28份。
3.根据权利要求1所述的饮用水除砷吸附剂，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：油酸钠5份、聚乙二醇8份、双苄胺基醚3份、凹凸棒土25份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的饮用水除砷吸附剂的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
1)将聚乙二醇与去离子水混合，制得聚乙二醇溶液，其中去离子水的添加量是凹凸棒土的6倍；
2)将凹凸棒土与双苄胺基醚混合研磨、过150目筛，制得混合粉；
3)将混合粉置入聚乙二醇溶液溶液中，搅拌10-15min，升温至68℃搅拌5min后加入油酸钠，升温至100℃搅拌30min，再在80℃的温度下超声处理30min，然后再120℃的温度下搅拌至5h，再置入320℃的马弗炉中煅烧6h，即得吸附剂。
5.如权利要求1-3任一所述的吸附剂在饮用水处理中的应用。
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