CN100352541C - 载铁活性炭除砷吸附剂的制备方法 - Google Patents
载铁活性炭除砷吸附剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100352541C CN100352541C CNB2005101102268A CN200510110226A CN100352541C CN 100352541 C CN100352541 C CN 100352541C CN B2005101102268 A CNB2005101102268 A CN B2005101102268A CN 200510110226 A CN200510110226 A CN 200510110226A CN 100352541 C CN100352541 C CN 100352541C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- arsenic
- iron oxide
- active carbon
- preparation
- raw coal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 50
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 43
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001994 activation Methods 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 11
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 6
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 238000010009 beating Methods 0.000 claims description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 3
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 claims description 2
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 abstract description 44
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 41
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 abstract description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 abstract description 2
- 206010002660 Anoxia Diseases 0.000 abstract 1
- 241000976983 Anoxia Species 0.000 abstract 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 abstract 1
- 230000007953 anoxia Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 5
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- IKWTVSLWAPBBKU-UHFFFAOYSA-N a1010_sial Chemical compound O=[As]O[As]=O IKWTVSLWAPBBKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229960002594 arsenic trioxide Drugs 0.000 description 3
- GOLCXWYRSKYTSP-UHFFFAOYSA-N arsenic trioxide Inorganic materials O1[As]2O[As]1O2 GOLCXWYRSKYTSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 3
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 description 3
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010000087 Abdominal pain upper Diseases 0.000 description 1
- DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K Arsenate3- Chemical compound [O-][As]([O-])([O-])=O DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 208000008316 Arsenic Poisoning Diseases 0.000 description 1
- DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-N Arsenic acid Chemical compound O[As](O)(O)=O DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZKQDCIXGCQPQNV-UHFFFAOYSA-N Calcium hypochlorite Chemical compound [Ca+2].Cl[O-].Cl[O-] ZKQDCIXGCQPQNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 201000009030 Carcinoma Diseases 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010011703 Cyanosis Diseases 0.000 description 1
- 206010012735 Diarrhoea Diseases 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010019233 Headaches Diseases 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 description 1
- 108010042687 Pyruvate Oxidase Proteins 0.000 description 1
- 206010040943 Skin Ulcer Diseases 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 206010047700 Vomiting Diseases 0.000 description 1
- ZMJJSHUEWNTZOU-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Fe+2].[AsH3] Chemical compound [O-2].[Fe+2].[AsH3] ZMJJSHUEWNTZOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 231100000570 acute poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229940000489 arsenate Drugs 0.000 description 1
- 229940000488 arsenic acid Drugs 0.000 description 1
- JTEISIQYUPOOLG-UHFFFAOYSA-N arsenic;sulfane Chemical compound S.S.S.[As].[As] JTEISIQYUPOOLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 arsenious acid salt Chemical class 0.000 description 1
- MJLGNAGLHAQFHV-UHFFFAOYSA-N arsenopyrite Chemical compound [S-2].[Fe+3].[As-] MJLGNAGLHAQFHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 229940067573 brown iron oxide Drugs 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000019522 cellular metabolic process Effects 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 1
- 239000002384 drinking water standard Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 210000003238 esophagus Anatomy 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 229960004887 ferric hydroxide Drugs 0.000 description 1
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 231100000869 headache Toxicity 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000936 intestine Anatomy 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BMWMWYBEJWFCJI-UHFFFAOYSA-K iron(3+);trioxido(oxo)-$l^{5}-arsane Chemical compound [Fe+3].[O-][As]([O-])([O-])=O BMWMWYBEJWFCJI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 231100000636 lethal dose Toxicity 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 210000000492 nasalseptum Anatomy 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 210000003800 pharynx Anatomy 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 229910052957 realgar Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 239000003128 rodenticide Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 231100000019 skin ulcer Toxicity 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 210000000952 spleen Anatomy 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 231100000816 toxic dose Toxicity 0.000 description 1
- 230000008673 vomiting Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
载铁活性炭除砷吸附剂的制备方法，涉及一种除砷吸附材料的制备。由活性炭与氧化铁复合而成。先按大同原煤∶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℃炭化，接着在温度为850～950℃下进行活化。制成载氧化铁的活性炭除砷吸附剂。本发明的材料具有的高容量、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。工艺简单，操作方便，污泥渣产生量和添加药剂少。可有效去除水中或大气烟气中砷以及其他重金属。
Description
技术领域
本发明涉及一种除砷吸附材料的制备方法，具体是指能有效去除水中或大气烟气中砷的新型吸附材料的生产工艺。
背景技术
美国环境保护署公布，砷是内分泌干扰物。砷及砷的可溶性化合物极毒。如砒霜、白砒就是三氧化二砷。自然界中主要以化合物形态存在，间或成单质存在，有硫砷铁矿(FeAsS)、雄黄(As2S2)、雌黄(As2S3)。不少有色金属矿石中含有砷化物，所以在有色金属冶炼过程中，如矿石培烧，均有砷化物(如白砒)排出。砷化物多用于制造硬质合金(如铅弹中加35％的砷)、砷酸盐药物、杀虫剂、杀鼠剂(一般为砷酸、亚砷酸盐类)、玻璃工业脱色剂、毛皮工业的脱毛剂和防腐剂。所以冶金、硫酸、化肥、皮革、农药等工业均有砷污染。砷可以通过呼吸、皮肤接触、饮食等途径进入人体。砷能与蛋白质和酶中的巯基结合，抑制体内很多生化过程，特别是与丙酮酸氧化酶的巯基结合，使其失去活性，引起细胞代谢的严重紊乱。砷对人的中毒剂量为0.02～0.052克，致死量为0.06～0.2克。砷的急性中毒症状是：咽喉、食道及胃肠烧灼感，腹泻、腹痛、头痛、恶心、呕吐、口喝、面部发绀、血压迅速降低，病情严重时可迅速死亡。砷中毒作用也是积累性的，能蓄积于骨质疏松部、肾、肝、脾、肌肉和角化组织(如头发、皮肤及指甲)。近年来还发现，与含砷物质经常接触的工人中，皮肤癌和肺癌的发病率锭高于其他行业；而皮肤溃疡、鼻中隔穿孔更为常见。
1993年世界卫生组织从人体健康考虑颁布了饮用水中砷的含量范围为7-10ppb。美国政府公布2006年1月23日开始饮用水中砷的含量从过去的50ppb降到10ppb。建设部1986年颁布实施的《生活饮用水卫生标准》规定，砷的含量不得超过50ppb。从我国在2005年6月水质安全饮用水标准中规定从明年7月起水中砷的含量也由50ppb降到10ppb。而我国长江中、下游地区的地下水中，砷、铁和锰的含量往往偏高，有的甚至明显超标。因此，对高砷饮用水进行处理以降低其含量的问题具有重要实际意义。
含砷废气目前的去除是采用消烟除尘措施，在烟道中予以回收。含砷废气用投加石灰、硫酸亚铁和液氯(或漂白粉)，将砷沉淀，然后对沉淀废渣进行处理。饮用水中除砷的材料的制备方法采用石灰软化法，木炭过滤，硫化铁滤床，硫酸铁凝结，氯化铁凝结，氢氧化铁沉淀法。其中用共沉淀法合成无定形粉末状铁的化合物吸附去除砷的研究做得比较多，但实验证明其吸附砷后从溶液中过滤是很困难的。于是，有人研究制备成颗粒状氧化铁或在砂子的表面上进行氧化铁涂层，用于除砷，其效果比较理想。但是，这种吸附剂的比表面积小，限制了其广泛的使用。总之，能满足除砷的用于吸附床的吸附剂应同时满足：颗粒形状、去除As(III)或As(V)均有效、高容量、高选择性和高吸附率、高机械强度(在水中不易分散)、可再生利用、低成本。中国发明专利申请“去除水中砷的复合吸附材料及其制备方法”申请号为2005100278982提供的吸附材料的除砷效果比较明显，但是，随着吸附时间的延长，表面的氧化铁有衰减的现象，限制了这种材料的长时间运行。
发明内容
本发明的目的是公开一种除砷吸附材料的制备方法，用该方法制得的除砷吸附剂为颗粒状，不会随着吸附时间的延长，产生衰减的现象，并且对去除As(III)或As(V)均有效、高容量、高选择性和高吸附率、高机械强度、可再生利用、低成本。
为了达到上述目的，本发明利用活性炭的比表面积大、吸附能力强和氧化铁与砷有很好的亲和能力的优点。把大同产的原煤磨成粉，加入氧化铁粉与煤粉混合，经过炭化，再经过活化制备成载氧化铁的活性炭复合吸附材料，用于吸附去除水中微量砷。具体制备步骤如下：
第一步：选煤，从大同煤矿生产的煤炭中挑选灰分高、挥发分高的原煤作为活性炭的生产原料。
第二步：用磨粉机把选出的原煤磨成粒度为80～125目的粉末。
第三步：按照原煤粉末∶氧化铁∶粘结剂＝12～9∶3～1∶1～0.4份质量量取，氧化铁为市售工业级产品。粘结剂为市售的沥青。
第四步：将量取的原煤粉末和氧化铁混合均匀。加入热熔的粘结剂，搅拌均匀，在成形机上成形，100～200℃烘干后待用。
第五步：将烘干后的第四步混合物放入炭化炉，在缺氧及温度在300～500℃的条件下进行炭化。
第六步：将炭化料放入活化炉中进行活化，采用的活化方式是水蒸气活化法。程序是将炭化产物在高温850～950℃下通以水蒸气，使二氧化碳或空气与炭质做选择性的氧化，以形成微孔发达的反应生成物。
第七步：用选石机筛选出混在活化料中的石块后，再入打碎机破碎达12～40目，再经过酸洗和水洗就制备成颗粒状的载氧化铁的活性炭除砷吸附剂。
本发明具有的优点和效果
1.由于本发明是采用氧化铁和大同原煤粉经过炭化和活化制得颗粒状除砷吸附剂，其物理性能见表1，化学性能见图1。从表1和图1可以看出由煤制成的活性炭与氧化铁和煤加粘合剂制成的活性炭其物理性能不同，化学性能也发生了变化，表面的物质结构不同。载铁的活性炭的内外均有氧化铁存在，可以形成吸附除砷的大量的吸附活性中心，因此对去除水中As(III)或As(V)均有效，具有高容量、高选择性和高吸附率、高机械强度、可再生利用、低成本的优点。
2.由于本发明的制备是将氧化铁加在了制备活性炭的整个过程，因此本发明具有工艺简单，操作方便，制备成本低廉的优点。
3.在实际使用时由于本发明的吸附材料以活性炭与氧化铁共同吸附砷产生沉淀，这些沉淀物可以搭载在活性炭上，因此具有使污泥渣产生量减少的效果。
4.由于本发明中砷酸铁的生成是附着在活性炭的表面上的氧化铁提供，所以无需添加氢氧化铁生成的药剂。而砷以三价溶解的情形下，由于活性炭的催化作用可以氧化，所以无需使用氧化剂。
5.提高了吸附除砷效率，本发明的吸附材料可以作为吸附床的吸附剂。也可以去除水中或大气烟气中砷以及其他重金属。
附图说明
图1为本发明方法制得的载铁活性炭吸附剂的X射线衍射(XRD)分析图
图2为作为对比例的活性炭的X射线衍射(XRD)分析图
图3为本发明制得的载铁活性炭吸附剂的X射线能谱(XPS)分析图
图4为活性炭峰C1s的分析及分峰图谱
图5为本发明制备的载铁活性炭峰O1s的分析及分峰图谱
图6为对比例氧化铁活性炭峰Si2p的分析及分峰图谱
图7为本发明的载铁活性炭吸附剂和活性炭及氧化铁除砷实验等温曲线
具体实施方式
实施例1
第一步：本发明所用的煤质指标为：全水≤14％，分析水≤3％，灰分20％左右，挥发分18％左右，硫分≤5％，发热量3500卡/克以上。
第二步：用河南红星矿山机械厂生产的雷蒙磨选出的煤磨成粒度为80～125目的粉。
第三步：称取原煤粉末∶氧化铁∶粘结剂＝12∶3∶1份质量。粘结剂为市售的沥青，氧化铁为市售的工业级产品。
第四步：将原煤粉末和氧化铁混合均匀后。加入热熔后滤掉垃圾的粘结剂(液态沥青或称为焦油)，搅拌均匀后，在成形机上制成2×3.5～4毫米的圆柱体形状，100℃烘干后待用。
第五步：在缺氧及温度在300～500℃的炭化炉中，将第四步的产物热解，使其形成多裂孔性的炭结构体。在炭化期间，大部分的非炭元素，例如氢和氧，由于裂解而成挥发性气体被去除，这些炭化产物的炭原子组合形成芳香族环的片状结构，由于非常不规则，故会形成一些裂隙，这些裂隙将会在活化过程中形成更发达的微孔结构。
第六步：将第五步得到的炭化料放入活化炉中进行活化。所采用的活化方式是水蒸气活化法。程序是将炭化产物在高温850～950℃下通以水蒸气，使二氧化碳或空气与炭质做选择性的氧化，以形成微孔发达的反应生成物。炭化过程中，经常会有碳氢化合物形成而附着活性炭边缘的碳原子上，堵塞了部分孔隙，进而影响其吸附能力，于是热解时借着活化剂的作用，来增加孔隙的生成。活化的作用是水蒸气或化学物质来清除炭化过程中积蓄在孔隙结构中的焦油物质及裂解产物，及与炭原子氧化，扩大炭化料裂孔隙及创造微孔以提高孔洞体积或比表面积，制备出高吸附量的活性炭。
第七步：用选石机选石，打碎机破碎成12～40目，再经过浓度为0.01mol/L盐酸洗一次，然后再水洗三次就制备成本发明的载铁活性炭除砷吸附剂。
采用下述方法对原煤(活性炭)和本发明的吸附剂的物化数据进行测定：称取两份第一步的原煤(活性炭)作为对比例，用去离子水水洗其中一份样品，并干燥待用。另外称量1g用本发明的方法制备的除砷吸附剂，共10份，分别加入10瓶不同初试含砷浓度的溶液中，在室温下搅拌，摇荡，48小时后视为吸附平衡。用孔径为0.45μm的滤膜过滤，取其上清液。用型号为508-0182的原子吸收荧光光度计(产地日本)测定吸附后去除砷的效果：采用原子吸收荧光法来测定处理后的水中的砷浓度的工作条件为：实验室温度(18℃)，负高压PMT(270V)，A道灯电流(40mA)，B道灯电流(0mA)，观测高度(8mm)，读数方式(Peak Area)，延迟时间(2s)，实验温度(30℃)，加热温度(200℃)，载气流量(400ml/min)，屏蔽气流量(800ml/min)，测量方法(Std Curve)，读数时间(7s)，测量重复次数(3次)。获得如表1和图1、2、3、4、5、6和7的结果。
表1本发明的载铁活性炭吸附剂和普通活性炭的物理性能
| 类型 | 单位 | 善通活性炭 | 载铁活性炭 |
| 灰份碘值铁含量等电点BET表面积 | wt％mg/g％(w/w)m2/g | 10.310000.517.351026 | 88008.07.53807 |
| 大孔体积a中孔体积b微孔体积c总孔体积 | cc/gcc/gcc/gcc/g | 0.2550.1820.3560.793 | 0.1780.1460.2820.606 |
a孔直径＞50nm；b孔直径在2到50nm；c孔直径＜2nm。
从图1和图2的XRD的衍射图可以看出载铁活性炭的组成是由碳和铁的氧化物组成，图3和4的XPS的能谱图表明表面的化学物质发生了变化。从图7的载铁活性炭复合吸附材料、氧化铁和活性炭三种吸附材料吸附除砷实验等温平衡曲线图可以看出载铁活性炭复合材料吸附除砷效果好于氧化铁和活性炭，而氧化铁的吸附除砷效果又好于活性炭。从静态吸附平衡实验可知：本发明制备的复合吸附材料吸附除砷的效果比氧化铁和活性炭的吸附效果都好。该材料是一个比较理想的吸附除砷吸附剂。
实施例2
除了第三步：称取原煤粉末∶氧化铁∶粘结剂＝9∶1∶0.4份质量外，其余各个步骤均与实施例1相同。
Claims (1)
1.载铁活性炭除砷吸附剂的制备方法，其特征在于：
第一步：选煤，从大同煤矿生产的煤炭中挑选灰分高和挥发分高的原煤作为活性炭的生产原料；
第二步：用磨粉机把选出的原煤磨成粒度为80～125目的粉末；
第三步：按照原煤粉末∶氧化铁∶粘结剂＝12～9∶3～1∶1～0.4份质量量取，氧化铁为市售工业级产品，粘结剂为市售的沥青；
第四步：将量取的原煤粉末和氧化铁混合均匀，加入热熔后的粘结剂，搅拌均匀，在成形机上成形，100～200℃烘干后待用；
第五步：将烘干后的第四步混合物放入炭化炉，在缺氧及温度在300～500℃的条件下进行炭化；
第六步：将炭化产物放入活化炉中进行活化，采用的活化方式是水蒸气活化法，程序是将炭化产物在高温850～950℃下通以水蒸气，使二氧化碳或空气与炭质做选择性的氧化，以形成微孔发达的反应生成物；
第七步：用选石机筛选出混在活化料中的石块后，再入打碎机破碎达12～40目，再经过酸洗和水洗就制备成颗粒状的载氧化铁的活性炭除砷吸附剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005101102268A CN100352541C (zh) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | 载铁活性炭除砷吸附剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005101102268A CN100352541C (zh) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | 载铁活性炭除砷吸附剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1824381A CN1824381A (zh) | 2006-08-30 |
| CN100352541C true CN100352541C (zh) | 2007-12-05 |
Family
ID=36935314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2005101102268A Expired - Fee Related CN100352541C (zh) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | 载铁活性炭除砷吸附剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100352541C (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101347717B (zh) * | 2007-07-18 | 2010-05-19 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 一种负载型饮用水除砷纳米吸附剂的制备方法 |
| CN101591556B (zh) * | 2008-05-29 | 2013-10-16 | 北京三聚环保新材料股份有限公司 | 一种改性脱砷剂及其制备方法 |
| CN101601992B (zh) * | 2009-06-30 | 2011-05-25 | 同济大学 | 一种用ctab改性吸附材料的制备及其使用方法 |
| CN102530938A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-04 | 大同煤矿集团有限责任公司 | 一种以大同煤制备饮用水深度净化活性炭的方法 |
| CN103877931A (zh) * | 2012-12-19 | 2014-06-25 | 上海工程技术大学 | 金属复合物型脱砷剂及其制备方法和应用 |
| CN104587958A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-05-06 | 中国科学院生态环境研究中心 | 负载铁氧化物的复合生物炭材料及其制备方法与应用 |
| CN105344316A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-24 | 明光市龙腾矿物有限公司 | 一种吸附用活性炭制备的复合材料以及制备方法 |
| CN106799205A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-06-06 | 新疆水处理工程技术研究中心有限公司 | 一种饮用水用除氟砷吸附剂的制备方法 |
| CN116037116A (zh) * | 2023-01-20 | 2023-05-02 | 山东大学 | 一种芬顿污泥磁性铁基催化剂及其制备方法与应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61187931A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-21 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 水溶液中の砒素の吸着剤 |
| CN1272454A (zh) * | 1999-04-30 | 2000-11-08 | 煤炭科学研究总院北京煤化学研究所 | 一种煤基中孔活性炭制造方法 |
| CN1289316A (zh) * | 1998-01-26 | 2001-03-28 | 新日铁化学株式会社 | 制备石墨电极用针状焦炭的方法 |
| CN1500736A (zh) * | 2002-11-13 | 2004-06-02 | 中国科学院生态环境研究中心 | 用于水处理的磁性活性炭的制备方法 |
| US6914034B2 (en) * | 2001-08-27 | 2005-07-05 | Calgon Carbon Corporation | Adsorbents for removing heavy metals and methods for producing and using the same |
-
2005
- 2005-11-10 CN CNB2005101102268A patent/CN100352541C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61187931A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-21 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 水溶液中の砒素の吸着剤 |
| CN1289316A (zh) * | 1998-01-26 | 2001-03-28 | 新日铁化学株式会社 | 制备石墨电极用针状焦炭的方法 |
| CN1272454A (zh) * | 1999-04-30 | 2000-11-08 | 煤炭科学研究总院北京煤化学研究所 | 一种煤基中孔活性炭制造方法 |
| US6914034B2 (en) * | 2001-08-27 | 2005-07-05 | Calgon Carbon Corporation | Adsorbents for removing heavy metals and methods for producing and using the same |
| CN1500736A (zh) * | 2002-11-13 | 2004-06-02 | 中国科学院生态环境研究中心 | 用于水处理的磁性活性炭的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 氧化铁涂层砂变性滤料除砷性能研究 高乃云，徐迪民，范瑾初.上海环境科学，第20卷第9期 2001 * |
| 活性炭磁性氧化铁复合材料制备及吸附性能 张巧丽，陈旭，袁彪.化学工业与工程，第21卷第6期 2004 * |
| 磁性氧化铁/活性炭复合吸附剂的制备及性能 张巧丽，陈旭，袁彪.天津大学学报，第38卷第4期 2005 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1824381A (zh) | 2006-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100352541C (zh) | 载铁活性炭除砷吸附剂的制备方法 | |
| Namasivayam et al. | Removal of chromium (VI) from water and wastewater using surfactant modified coconut coir pith as a biosorbent | |
| Al-Degs et al. | Sorption of lead ions on diatomite and manganese oxides modified diatomite | |
| CN104941583B (zh) | 一种镉砷吸附材料、制备方法及用途 | |
| Kilpimaa et al. | Removal of phosphate and nitrate over a modified carbon residue from biomass gasification | |
| Zhong et al. | Effects of aging and weathering on immobilization of trace metals/metalloids in soils amended with biochar | |
| CN109513424A (zh) | 一种碳/水滑石复合吸附剂及其制备、在重金属吸附中的应用和再生方法 | |
| Dadwal et al. | Review on biosorption of arsenic from contaminated water | |
| Zhao et al. | Recovery of nitrogen and phosphorus in wastewater by red mud-modified biochar and its potential application | |
| CN101757892A (zh) | 蔗渣活性炭/氧化铁的制备方法 | |
| CN101993835B (zh) | 一种耐砷细菌及其用于氧化处理高砷精金矿的方法 | |
| Xu et al. | Adsorption behaviors of paper mill sludge biochar to remove Cu, Zn and As in wastewater | |
| CN103301803A (zh) | 一种用于氨氮废水处理的凹凸棒石改性黏土的制备方法 | |
| CN110813239A (zh) | 一种生物炭负载镧掺杂铁氧化物的制备方法 | |
| EP2438986A1 (en) | Renewable and reusable desulfurizer and preparation method and regeneration method thereof | |
| Liu et al. | Controllable preparation of FeOOH/CuO@ WBC composite based on water bamboo cellulose applied for enhanced arsenic removal | |
| EA033886B1 (ru) | Способ получения состава, содержащего аморфный гидрат окиси железа | |
| Gupta et al. | Adsorbents for water treatment: development of low-cost alternatives to carbon | |
| Olasehinde et al. | Adsorption isotherms, kinetics and thermodynamic studies of methylene blue dye removal using Raphia taedigera seed activated carbon | |
| Gascó et al. | Preparation of carbon-based adsorbents from sewage sludge pyrolysis to remove metals from water | |
| Sharma | A guide to the economic removal of metals from aqueous solutions | |
| CN109368872A (zh) | 一种钨冶炼废水深度处理的方法 | |
| Aihemaiti et al. | Effect of ferrous sulfate modified sludge biochar on the mobility, speciation, fractionation and bioaccumulation of vanadium in contaminated soil from a mining area | |
| Hussain et al. | Choice of suitable economic adsorbents for the reduction of heavy metal pollution load. | |
| Gupta et al. | Chemically modified jackfruit leaves as a low-cost agro-waste adsorbent for Pb (II) removal from synthetic wastewater |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI CITY RUNNING WATER SHIBEI CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI RUNNING WATER SHIBEI SCIENCE CO., LTD. Effective date: 20091002 Owner name: SHANGHAI URBAN WATER RESOURCES DEVELOPMENT AND UTI Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI CITY RUNNING WATER SHIBEI CO., LTD. Effective date: 20091002 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20091002 Address after: No. 230, Xuchang Road, Shanghai, China: 200082 Patentee after: SHANGHAI NATIONAL ENGINEERING RESEARCH CENTER OF URBAN WATER RESOURCES Co.,Ltd. Address before: No. 206 Siping Road, Shanghai, China: 200086 Co-patentee before: Shanghai Tongji Asset Management Ltd. Patentee before: SHANGHAI WATERWORKS SHIBEI Co.,Ltd. Effective date of registration: 20091002 Address after: No. 206 Siping Road, Shanghai, China: 200086 Co-patentee after: Shanghai Tongji Asset Management Ltd. Patentee after: SHANGHAI WATERWORKS SHIBEI Co.,Ltd. Address before: No. 206 Siping Road, Shanghai, China: 200086 Co-patentee before: Tongji University Patentee before: Shanghai Waterworks Shibei Co.,Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20071205 Termination date: 20181110 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |