CN101423278B - 一种多元复合金属氧化物除砷沉降剂及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于沉降去除水中砷的材料领域，特别涉及以铁氧化物、锰氧化物、铝氧化物为基础的多元复合金属氧化物除砷沉降剂及应用方法。本发明采用异位制备方法或采用原位制备方法制备得到多元复合金属氧化物除砷沉降剂由水合铁氧化物、水合羟基氢氧化铁、水合铝氧化物、水合羟基氧化铝、水合锰氧化物等组成。本发明提供多元复合金属氧化物除砷沉降剂可用于去除湖泊、水库、河流、地下水、饮用水、工业废水等水体中砷污染物；此外，该沉降剂也可用于沉降去除水中的铜、铬、镉、铅等重金属和铁、锰、磷酸盐等污染物。
Description
技术领域
本发明属于沉降去除湖泊、水库等水中砷等污染物的材料领域，特别涉及以铁氧化物、锰氧化物、铝氧化物为基础的多元复合金属氧化物除砷沉降剂及应用方法。
背景技术
砷是一种毒性很强的重金属元素，其在环境中存在将对人体、水生动植物等产生严重影响。此外，含砷水若被用于进行农业灌溉、渔业、景观等功能需求使用时，还有可能通过食物链富集作用间接地进入人体，并对人体健康造成威胁。为了控制饮用水、粮食、蔬菜、水果、水生动物(如鱼)等不同途径对人体等造成的砷暴露风险，我国通过标准的形式对不同水环境中砷浓度限值进行了严格的规定。例如，国家最新饮用水标准规定饮用水中砷最大浓度必须低于10μg/L；水环境质量标准中要求四类及其以上水体中砷浓度应该低于50μg/L；工业废水排放标准中规定排放入水体中的工业废水中砷浓度应低于0.50mg/L。
水中砷的去除技术国内外研究的热点与难点问题。近十年来，恒河三角洲地区由于地下水砷污染导致数千万人通过饮用水途径暴露于砷并有数百万人因此出现砷中毒症状。为此，许多研究与技术开发工作着眼于饮用水中砷的去除，开发了大量的除砷新技术与新方法，如吸附、絮凝-沉淀-过滤、絮凝-直接过滤、电渗析、离子交换、膜分离等。在除砷吸附材料上，开发了活性氧化铝、赤泥、改性活性炭、羟基氧化铁、GFH、READ-As、锰砂、水合锰氧化物、铁锰复合氧化物/硅藻土等材料。饮用水处理中往往将上述材料装填在吸附柱中，含砷水流经吸附柱过程中砷污染物得以从水相中吸附去除。
对于湖泊、水库、河流等水体中砷的沉降去除，上述用于去除饮用水中砷的吸附材料虽然具有吸附砷的能力，但往往存在平衡吸附容量过低、沉降速度过快、吸附反应时间不足、缺乏适宜的混合等环境水力学条件等问题，从而难以具有明显的除砷效果。申请者前期研究开发的铁锰复合氧化物/硅藻土除砷吸附材料，有效提高了材料吸附容量及其吸附砷的动力学反应速度，但仍由于其沉降过快而难以有效沉降去除水中的砷。申请者前期发明的复合氧化絮凝剂在水中沉降速度能够明显降低，但在除砷过程中对混合、反应的水力学条件要求很高，对于庞大的湖泊、水库等水体中砷污染控制难以适用。蔡亚岐等人发明的氧化铁-氧化铝复合纳米材料(专利申请号：CN200710118307.1)能够有效去除水中砷、氟等污染物，且在水体中沉降速度很低能够有效保证吸附沉降去除砷的反应时间，但材料制备工艺复杂，成本昂贵，难以在工程实际中大规模推广应用。
因此，针对湖泊、水库等水体的砷污染，开发高效、成本低廉、使用方便、沉降速度适宜且可在工程中大规模应用的除砷沉降剂，这是目前研究与工程应用中亟需解决的难点问题。
发明内容
本发明的目的之一是针对水中砷污染物，尤其是湖泊、水库等大型水体中砷，提供一种性能高效、经济可行、易于在工程中应用的多元复合金属氧化除砷沉降剂。
本发明的目的之二是提供多元复合金属氧化除砷沉降剂的制备方法。
本发明的目的之三是提供多元复合金属氧化除砷沉降剂的应用方法。
本发明所涉及的多元复合金属氧化除砷沉降剂的除砷技术原理在于：将具有优异除砷性能的水合铁氧化物(Fe2O3·xH2O)、水合氢氧化铁(Fe(OH)3·xH2O)、水合羟基氢氧化铁(FeOOH·xH2O)、水合铝氧化物(Al2O3·xH2O)、水合羟基氧化铝(AlOOH·xH2O)、水合氢氧化铝(Al(OH)3·xH2O)、水合锰氧化物(MnO2·xH2O)、水合羟基氢氧化锰(MnOOH·xH2O)等进行复配，获得具有丰富活性吸附位点与表面羟基的多元复合金属氧化物除砷沉降剂。在吸附除砷过程中，利用除砷沉降剂表面活性位点的氧化、吸附、表面络合作用实现砷从水相中分离及其在材料内部的固化；吸附了砷的沉降剂在自身重力作用下向下沉降至底部，从而实现砷从水体中的沉降与去除。采用该除砷沉降剂去除湖泊、水库等水体中的砷，处理水能达到我国地表水环境质量标准中三类(及其以上)水体对砷污染物的规定要求。该除砷沉降剂也能有效去除河流、地下水、饮用水、工业废水等水体中砷污染物；此外，该沉降剂也可用于沉降去除上述水体中的铜、铬、镉、铅等重金属和铁、锰、磷酸盐等污染物。
本发明所述的多元复合金属氧化物除砷沉降剂由铁盐溶液、铝盐溶液、亚铁盐溶液、锰盐溶液、高锰酸盐溶液经化学反应制备而成。多元复合金属氧化物除砷沉降剂的复配组分包括水合铁氧化物(Fe2O3·xH2O)、水合氢氧化铁(Fe(OH)3·xH2O)、水合羟基氢氧化铁(FeOOH·xH2O)、水合铝氧化物(Al2O3·xH2O)、水合羟基氧化铝(AlOOH·xH2O)、水合氢氧化铝(Al(OH)3·xH2O)、水合锰氧化物(MnO2·xH2O)和水合羟基氢氧化锰(MnOOH·xH2O)等，其中X为水分子的个数。
在上述多元复合金属氧化物除砷沉降剂中还可以进一步含有硅酸钠、聚硅酸钠、聚磷酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、淀粉、聚丙烯酰胺(PAM)等组分。
在上述多元复合金属氧化物除砷沉降剂中还可以进一步含有硅藻土、高岭土、红壤、粉煤灰、赤泥、粘土等组分。其中，上述材料的颗粒粒径在100目以下。
所述的铁盐可选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚合硝酸铁等中的一种或大于一种以上的混合盐。
所述的铝盐溶液选自硫酸铝、氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、硝酸铝、聚合硝酸铝、明矾等溶液中的一种或大于一种以上的混合物。
所述的亚铁盐溶液包括氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁等溶液中的一种或大于一种以上的混合物。
所述的高锰酸盐溶液包括高锰酸钾、高锰酸钠等溶液中的一种或大于一种以上的混合物。
在上述的铝盐、铁盐、亚铁盐、高锰酸盐溶液中还可以加入钙盐、镁盐中的一种或大于一种以上的混合盐溶液；一般钙盐的摩尔数与铝盐(或铁盐、亚铁盐、高锰酸盐)的摩尔数的比为0～1:1，镁盐的摩尔数与铝盐(或铁盐、亚铁盐、高锰酸盐)的摩尔数的比为0～1:1。在上述的铝盐、铁盐、亚铁盐溶液中还可以加入锰盐溶液；一般钙盐的摩尔数与铝盐(或铁盐、亚铁盐、高锰酸盐)的摩尔数的比为0～2:1
所述的钙盐可选自氯化钙、硫酸钙、硝酸钙等中的一种或大于一种以上的混合盐。
所述的镁盐可选自氯化镁、硫酸镁、硝酸镁等中的一种或大于一种以上的混合盐。
所述的锰盐可选自氯化锰、硫酸锰、硝酸锰等中的一种或大于一种以上的混合盐。
所述硅酸钠、聚硅酸钠、聚磷酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、淀粉、聚丙烯酰胺(PAM)等组分，其任意一种与铝盐(或铁盐、亚铁盐、高锰酸盐)的质量比为0～0.5:1。
所述硅藻土、高岭土、红壤、粉煤灰、赤泥、粘土等组分，其任意一种与铝盐(或铁盐、亚铁盐、高锰酸盐)的质量比为0～1000:1。
本发明的多元复合金属氧化物除砷沉降剂的制备方法是采用异位制备方法或采用原位制备方法进行制备，其中：
一.采用异位制备方法进行制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂
采用如下方式之一分别制得混合液A和混合液B：
1)将铁盐、铝盐、亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将高锰酸盐溶液作为混合液B；
2)将铝盐、亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将铁盐、高锰酸盐溶液进行混合获得混合液B；
3)将铁盐、亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将铝盐、高锰酸盐溶液进行混合获得混合液B；
4)将亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将铝盐、铁盐、高锰酸盐溶液进行混合获得混合液B。
在上述溶液中，铁、锰、铝元素任意二者之间的摩尔比范围为6:1～1:6。
将混合液A加入混合液B溶液中进行充分混合，或将混合液B加入混合液A溶液中进行充分混合，或将混合液A与混合液B同时加入一个容器中进行混合；混合之后搅拌反应时间范围为10min～6h。
作为优化，在将混合液A、混合液B进行混合之前，还可以将硅酸钠、聚硅酸钠、聚磷酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、淀粉、聚丙烯酰胺(PAM)等中的一种或任意比的混合物加入混合液A和/或混合液B，并充分搅拌溶解；和/或，
作为优化，在将混合液A、混合液B进行混合之前，还可以将硅藻土、高岭土、红壤、粉煤灰、赤泥、粘土等组分中的一种或任意比的混合物加入混合液A和/或混合液B，并充分搅拌。
二.采用原位制备方法进行制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂
采用如下方式之一分别制得混合液A和混合液B：
1)将铁盐、铝盐、亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将高锰酸盐溶液作为混合液B；
2)将铝盐、亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将铁盐、高锰酸盐溶液进行混合获得混合液B；
3)将铁盐、亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将铝盐、高锰酸盐溶液进行混合获得混合液B；
4)将亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将铝盐、铁盐、高锰酸盐溶液进行混合获得混合液B。
在上述溶液中，铁、锰、铝元素任意二者之间的摩尔比范围为6:1～1:6。
将混合液A与混合液B分别均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水体水面上，二者喷撒时间先后顺序可以是以下方式之一：先喷撒混合液A，后喷撒混合液B；先喷撒混合液B，后喷撒混合液A；混合液A与混合液B喷撒先后时间间隔为0h～120h。
作为优化，在将混合液A、混合液B进行混合之前，还可以将硅酸钠、聚硅酸钠、聚磷酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、淀粉、聚丙烯酰胺(PAM)等中的一种或任意比的混合物加入混合液A和/或混合液B，并充分搅拌溶解；和/或，
作为优化，在将混合液A、混合液B进行混合之前，还可以将硅藻土、高岭土、红壤、粉煤灰、赤泥、粘土等组分中的一种或任意比的混合物加入混合液A和/或混合液B，并充分搅拌。
本发明的多元复合金属氧化物除砷沉降剂(采用异位方法得到的)的应用方法：在遭受砷污染的待净化水体水面上均匀喷撒多元复合金属氧化物除砷沉降剂，投量在0.5mg/L～5g/L之间。对于程度较严重的砷污染(总砷>0.5mg/L)，也可以采用二次或二次以上喷撒多元复合金属氧化物除砷沉降剂的方式进行处理。
本发明的多元复合金属氧化物除砷沉降剂(采用原位方法得到的)的应用方法：在遭受砷污染的待净化水体水面上先后均匀喷撒混合液A或混合液B。其中，混合液A与混合液B喷撒先后时间间隔为0h～120h；混合液A与混合液B反应获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量在0.5mg/L～5g/L之间。对于程度较严重的砷污染(总砷>0.5mg/L)，也可以采用多次顺序喷撒混合液A或混合液B的方式进行处理。
该多元复合金属氧化物除砷沉降剂的应用能将水中的砷降低到国家地表水环境质量标准中三类水体对砷浓度的规定要求(<0.05mg/L)。
本发明实现的技术效果如下：
本发明涉及的多元复合金属氧化物除砷沉降剂，采用普通常见的水处理药剂和/或材料制备而成，制备方法简单，成本低廉，使用操作简便。本发明涉及的除砷沉降剂具有优异的除砷性能。
1.多元复合金属氧化物除砷沉降剂的制备方法仅为将混合液A与混合液B进行混合，操作过程简单，易于实现；
2.制备所用的混合液A与混合液B为水处理中常用的净水药剂或净水材料，成本低廉；
3.多元复合金属氧化物除砷沉降剂的除砷过程通过界面氧化、吸附、表面络合、螯合、沉降、共沉降、架桥、卷扫等多种途径实现，吸附位点丰富，多种作用机制协同，从而具有良好的除砷效果；
4.多元复合金属氧化物除砷沉降剂的应用方法仅为将异位制备而得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水体水面上，或将混合液A与混合液B先后喷撒在遭受砷污染的待净化水体水面上，工程施工操作过程简单，工期短见效快；
5.多元复合金属氧化物除砷沉降剂的应用能将水中的砷降低到国家地表水环境质量标准中三类水体对砷浓度的规定要求(<0.05mg/L)；
6.多元复合金属氧化物除砷沉降剂可用于去除湖泊、水库、河流、地下水、饮用水、工业废水等水体中砷污染物；
7.多元复合金属氧化物除砷沉降剂除了去除水中砷之外，还可以用于沉降去除水中的铜、铬、镉、铅等重金属和铁、锰、磷酸盐等污染物。
具体实施方式
实施例1
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁溶液组成的混合液A(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L)；配置高锰酸盐溶液作为混合液B(高锰酸盐浓度为1g/L)。将混合液A加入混合液B中，搅拌混合10min。
应用于水含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为0.20mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为10mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例2
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铝、硫酸亚铁溶液组成的混合液A(三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L)；配置由三氯化铁、高锰酸盐溶液组成的混合液B(三氯化铁浓度为2g/L，高锰酸盐浓度为1g/L)。将混合液B加入混合液A中，搅拌混合120min。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为0.20mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为10mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例3
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由硫酸亚铁溶液并将其作为混合液A(硫酸亚铁浓度均为2g/L)；配置由三氯化铝、三氯化铁、高锰酸盐溶液组成的混合液B(三氯化铝、三氯化铁浓度均为2g/L，高锰酸盐浓度为1g/L)。将混合液A与混合液B同时加入容器中，搅拌混合4h。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为0.50mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为200mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例4
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁、氯化锰溶液组成的混合液A(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁、氯化锰浓度均为2g/L)；配置高锰酸盐溶液作为混合液B(高锰酸盐浓度为1g/L)。将混合液A加入混合液B中，搅拌混合10min。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为0.20mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为10mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例5
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁、氯化锰溶液组成的混合液A(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁、氯化锰浓度均为2g/L)；配置高锰酸盐溶液作为混合液B(高锰酸盐浓度为1g/L)。将混合液A加入混合液B中，搅拌混合10min。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为0.20mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为10mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例6
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、三氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、硫酸亚铁、氯化锰、硫酸锰溶液组成的混合液A(三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、三氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、硫酸亚铁、氯化锰、硫酸锰溶液均为2g/L)；配置高锰酸盐溶液作为混合液B(高锰酸盐浓度为5g/L)。将混合液B加入混合液A中，搅拌混合10min。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为0.80mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为100mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例7
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、三氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、硫酸亚铁、氯化锰、硫酸锰溶液组成的混合液A(三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、三氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、硫酸亚铁、氯化锰、硫酸锰溶液均为2g/L)；配置由高锰酸盐、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硝酸铁溶液作为混合液B(高锰酸盐浓度为5g/L，聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硝酸铁溶液浓度为1g/L)。将混合液B加入混合液A中，搅拌混合6h。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为1.0mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为500mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例8
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁、氯化钙、氯化镁溶液组成的混合液A(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L，氯化钙、氯化镁溶液浓度为0.5g/L)；配置高锰酸盐溶液作为混合液B(高锰酸盐浓度为1g/L)。将混合液A加入混合液B中，搅拌混合10min。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为1.0mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为400mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例9
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁、硅酸钠、聚硅酸钠、聚磷酸钠溶液组成的混合液A(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L，硅酸钠、聚硅酸钠、聚磷酸钠溶液浓度为0.5g/L)；配置高锰酸盐溶液作为混合液B(高锰酸盐浓度为1g/L)。将混合液A加入混合液B中，搅拌混合6h。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为2.0mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为500mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例10
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁、硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液组成的混合液A(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L，硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液浓度为1g/L)；配置高锰酸盐溶液作为混合液B(高锰酸盐浓度为4g/L)。将混合液A加入混合液B中，搅拌混合6h。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为2.0mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为1000mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例11
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁溶液组成的混合液A(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L)；配置由高锰酸盐、硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液组成的混合液B(高锰酸盐浓度为4g/L，硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液浓度为1g/L)。将混合液A加入混合液B中，搅拌混合6h。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为2.0mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为1000mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例12
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁溶液(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L)，并加入硅藻土、高岭土、红壤、粉煤灰、赤泥、粘土(硅藻土、高岭土、红壤、粉煤灰、赤泥、粘土浓度均为5g/L)并搅拌混合获得混合液A；配置由高锰酸盐、硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液组成的混合液B(高锰酸盐浓度为4g/L，硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液浓度为1g/L)。将混合液A加入混合液B中，搅拌混合6h。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为2.0mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为1000mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例13
材料制备：采用异位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁溶液(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L)，并加入硅藻土、高岭土(硅藻土、高岭土浓度均为50g/L)并搅拌混合获得混合液A；配置由高锰酸盐、硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液并加入红壤、粉煤灰、赤泥、粘土等充分搅拌获得混合液B(高锰酸盐浓度为4g/L，硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液浓度为1g/L，红壤、粉煤灰、赤泥、粘土的浓度均为50g/L)。将混合液A加入混合液B中，搅拌混合6h。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为2.0mg/L。将混合反应后获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为5000mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例14
材料制备：采用原位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁溶液组成的混合液A(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L)；配置高锰酸盐溶液作为混合液B(高锰酸盐浓度为1g/L)。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为0.20mg/L。将混合液A均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，间隔5min后将混合液B均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为10mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例15
材料制备：采用原位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁溶液组成的混合液A(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L)；配置高锰酸盐溶液作为混合液B(高锰酸盐浓度为1g/L)。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为0.20mg/L。将混合液B均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，间隔5min后将混合液A均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为10mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例16
材料制备：采用原位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁溶液组成的混合液A(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L)；配置高锰酸盐溶液作为混合液B(高锰酸盐浓度为1g/L)。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为0.20mg/L。将混合液B与混合液A同时均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为10mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例17
材料制备：采用原位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁溶液组成的混合液A(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L)；配置由高锰酸盐、硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液组成的混合液B(高锰酸盐浓度为4g/L，硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液浓度为1g/L)。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为2.0mg/L。将混合液B与混合液A同时均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为1000mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例18
材料制备：采用原位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁溶液(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L)，并加入硅藻土、高岭土、红壤、粉煤灰、赤泥、粘土(硅藻土、高岭土、红壤、粉煤灰、赤泥、粘土浓度均为5g/L)并搅拌混合获得混合液A；配置由高锰酸盐、硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液组成的混合液B(高锰酸盐浓度为4g/L，硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液浓度为1g/L)。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为2.0mg/L。将混合液B与混合液A同时均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为1000mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例19
材料制备：采用原位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁溶液(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L)，并加入硅藻土、高岭土(硅藻土、高岭土浓度均为50g/L)并搅拌混合获得混合液A；配置由高锰酸盐、硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液并加入红壤、粉煤灰、赤泥、粘土等充分搅拌获得混合液B(高锰酸盐浓度为4g/L，硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液浓度为1g/L，红壤、粉煤灰、赤泥、粘土的浓度均为50g/L)。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为2.0mg/L。将混合液B喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，间隔2d以后将混合液A均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为1000mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
实施例20
材料制备：采用原位方法制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂。配置由三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁溶液(三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁浓度均为2g/L)，并加入硅藻土、高岭土(硅藻土、高岭土浓度均为50g/L)并搅拌混合获得混合液A；配置由高锰酸盐、硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液并加入红壤、粉煤灰、赤泥、粘土等充分搅拌获得混合液B(高锰酸盐浓度为4g/L，硅酸钠、壳聚糖、PAM溶液浓度为1g/L，红壤、粉煤灰、赤泥、粘土的浓度均为50g/L)。
应用于含砷水净化：砷污染水体中砷浓度为2.0mg/L。将混合液A喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，间隔5d以后将混合液B均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水面上，多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量为1000mg/L。处理后水中砷浓度达到国家地表水环境质量标准三类水体对砷浓度的要求(<0.05mg/L)。
Claims (9)
1.一种多元复合金属氧化物除砷沉降剂，其特征是复配组分包括水合铁氧化物、水合氢氧化铁、水合羟基氢氧化铁、水合铝氧化物、水合羟基氧化铝、水合氢氧化铝、水合锰氧化物、水合羟基氢氧化锰，并通过原位反应过程制得；
所述的多元复合金属氧化物除砷沉降剂是由铁盐溶液、铝盐溶液、亚铁盐溶液、高锰酸盐溶液经化学反应制备而成。
2.根据权利要求1所述的多元复合金属氧化物除砷沉降剂，其特征在于，所述的铁盐溶液选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚合硝酸铁中的一种或大于一种的混合盐；
所述的铝盐溶液选自硫酸铝、氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、硝酸铝、聚合硝酸铝、明矾溶液中的一种或大于一种的混合物；
所述的亚铁盐溶液包括氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁溶液中的一种或大于一种的混合物；
所述的高锰酸盐溶液包括高锰酸钾、高锰酸钠溶液中的一种或大于一种的混合物。
3.根据权利要求1所述的多元复合金属氧化物除砷沉降剂，其特征在于，在上述的铝盐、铁盐、亚铁盐和高锰酸盐溶液中加入钙盐、镁盐中的一种或大于一种的混合盐溶液；钙盐的摩尔数与铝盐、铁盐、亚铁盐或高锰酸盐的摩尔数的比为0～1∶1，镁盐的摩尔数与铝盐、铁盐、亚铁盐或高锰酸盐的摩尔数的比为0～1∶1；在上述的铝盐、铁盐、亚铁盐溶液中加入锰盐溶液，锰盐的摩尔数与铝盐、铁盐、亚铁盐或高锰酸盐的摩尔数的比为0～2∶1。
4.根据权利要求1或3所述的多元复合金属氧化物除砷沉降剂，其特征在于，所述的钙盐选自氯化钙、硫酸钙、硝酸钙中的一种或大于一种的混合盐；
所述的镁盐选自氯化镁、硫酸镁、硝酸镁中的一种或大于一种的混合盐；
所述的铁盐选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁中的一种或大于一种的混合盐；
所述的锰盐选自氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种或大于一种的混合盐。
5.根据权利要求1所述的多元复合金属氧化物除砷沉降剂，其特征在于，在上述多元复合金属氧化物除砷沉降剂中进一步含有硅酸钠、聚磷酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、淀粉、聚丙烯酰胺(PAM)组分，其中一种与铝盐、铁盐、亚铁盐或高锰酸盐的质量比为0～0.5∶1。
6.根据权利要求1所述的多元复合金属氧化物除砷沉降剂，其特征在于，在上述多元复合金属氧化物除砷沉降剂中进一步含有硅藻土、高岭土、红壤、粉煤灰、赤泥、粘土组分，其中一种与铝盐、铁盐、亚铁盐或高锰酸盐的质量比为0～1000∶1。
7.一种多元复合金属氧化物除砷沉降剂的制备方法，其是采用异位制备方法或采用原位制备方法进行制备，其特征在于，
采用异位制备方法或原位制备方法进行制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂时，首先制得混合液A和混合液B，且混合液A和混合液B采用如下方式之一获得：
1)将铁盐、铝盐、亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将高锰酸盐溶液作为混合液B；或，
2)将铝盐、亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将铁盐、高锰酸盐溶液进行混合获得混合液B；或，
3)将铁盐、亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将铝盐、高锰酸盐溶液进行混合获得混合液B；或，
4)将亚铁盐溶液进行混合获得混合液A，将铝盐、铁盐、高锰酸盐溶液进行混合获得混合液B；
在上述溶液中，铁、锰、铝元素任意二者之间的摩尔比范围为6∶1～1∶6；
采用异位制备方法进行制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂时，将混合液A加入混合液B溶液中进行充分混合，或将混合液B加入混合液A溶液中进行充分混合，或将混合液A与混合液B同时加入一个容器中进行混合；混合之后搅拌反应时间范围为10min～6h；
采用原位制备方法和进行制备多元复合金属氧化物除砷沉降剂时，将混合液A与混合液B分别均匀喷撒在遭受砷污染的待净化水体水面上，二者喷撒时间先后顺序是以下方式之一：先喷撒混合液A，后喷撒混合液B；先喷撒混合液B，后喷撒混合液A；混合液A与混合液B喷撒先后时间间隔为0h～120h。
8.一种如权利要求7所述的方法制得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂的应用方法，其特征在于，采用异位方法得到的多元复合金属氧化物除砷沉降剂进行应用时，在遭受砷污染的待净化水体水面上均匀喷撒多元复合金属氧化物除砷沉降剂，投量在0.5mg/L～5g/L之间；对于总砷＞0.5mg/L的砷污染水体，采用二次或二次以上喷撒多元复合金属氧化物除砷沉降剂的方式进行处理。
9.一种如权利要求7所述的方法制得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂的应用方法，其特征在于，采用原位方法得到的多元复合金属氧化物除砷沉降剂进行应用时，在遭受砷污染的待净化水体水面上先后均匀喷撒混合液A或混合液B；其中，混合液A与混合液B喷撒先后时间间隔为0h～120h；混合液A与混合液B反应获得的多元复合金属氧化物除砷沉降剂投量在0.5mg/L～5g/L之间；对于总砷＞0.5mg/L的砷污染水体，采用多次顺序喷撒混合液A或混合液B的方式进行处理。
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