CN101481163A - 一种去除水中高氯酸根离子的方法及吸附材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种去除水中高氯酸根离子的方法，通过加入负载有水合氧化铁吸附材料，利用负载水合氧化铁吸附和络合作用，进行吸附去除。所述的吸附材料的制备方法，先用FeSO4 7H2O或FeCl3 7H2O或FeCl2 4H2O或Fe2(SO4)3·9H2O和颗粒炭混合加热，对铁盐水解一段时间，再往溶液中加强碱，调节pH值在7～9范围内，再加热一段时间，在炭上形成水合氧化铁对水中高氯酸根的水溶液有很强吸附作用；该方法能对去离子水中含高氯酸根离子的溶液和自来水出厂水中含有高氯酸根离子溶液能达到吸附去除，达到饮用水的水质标准。

Description

一种去除水中高氯酸根离子的方法及吸附材料的制备方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种能吸附水中的高氯酸根的吸附材料的制备方法。
背景技术
陈新庆、潘丙才等在新型树脂基水合氧化铁对水体中微量砷的吸附性能研究中采用了申请号为200510095177.5的中国专利申请所揭示的方法，结果表明固载有水合氧化铁的树脂对水溶液中As(V)的吸附受pH影响较小，且在有竞争离子共存时对As(v)有很高的选择性。动态穿透实验表明，As(V)经该树脂处理后可达到中国和美国的饮用水标准，而且其处理量比固载前树脂提高了30多倍。Qingjian Zhang，Bingcai Pan等通过序批式或连续式实验研究了纳米水合氧化铁混合吸附材料中水合氧化铁的量对吸附效果的影响。MIN JIANG等以硅藻土为基质负载水合氧化铁对砷和砷酸进行吸附去除，水合氧化铁(25％)-硅藻土的吸附性能和水合氧化铁的吸附性能相似，水合氧化铁(25％)-硅藻土吸附容量比水合氧化铁的吸附容量要稍微大一点，通过连续流实验，水合氧化铁(25％)-硅藻土的吸附速度和吸附容量要大于吸附材料AAFS-50，通过电镜扫描(SEM)孔直径分布分析(PSD)完全可以解释有分散的水合氧化铁固载在硅藻土上对砷酸有很好的亲水性。卢宁，高乃云等对GAC吸附高氯酸盐的环境条件进行了探索，pH为中性和ClO4 -初始浓度较高时有利于吸附，共存阴离子与ClO4 -在GAC上形成竞争吸附的影响顺序为SO2-4>NO-3>CO3 2->H2PO-4>BrO-3≈Cl-，另还总结出ClO4 -在GAC上的吸附是自发且放热的，升温不利于吸附。另卢宁在博士论文中做了经CTAB改性的活性炭，表面正电荷增多，能有效提高对ClO4 -的吸附容量。但所有颗粒活性炭和改性的活性炭在达到吸附平衡对高氯酸盐时吸附率不高。
参考文献：
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发明内容
由于高氯酸盐在水中以高价氯以一价阴离子在水中存在，本发明的目的是提供一种负载有水合氧化铁(HFO)的颗粒活性炭的复合材料及其制备方法，尤其是用于饮用水的更进一步的深度处理，使其中的高氯酸根离子被吸附去除达到饮用水标准。
一种去除水中高氯酸根离子的方法，通过加入负载有水合氧化铁的吸附材料，利用负载水合氧化铁所具有的吸附和络合作用，吸附去除水中的高氯酸根离子。
进一步，该吸附材料是负载有水合氧化铁的颗粒炭。
所述的吸附材料的制备方法，包括：(1)使颗粒活性炭活化、备用；(2)使铁盐在去离子水中水解成酸性，进一步将活性炭用酸改性；(3)使水合氧化铁负载在活性炭上；(4)把负载有水合氧化铁颗粒活性炭用去离子水冲洗干净，进行干燥，恒重，装入真空密闭袋中备用。
步骤(1)中：先把颗粒炭用去离子水使之淹没混合，再放在电炉上加热使之沸腾3min-10min后，自然冷却并放置20h-30h，然后倒掉去离子水，再用去离子冲洗2～3遍以冲洗掉杂质，再把它放入110℃-130℃的恒温干燥箱中干燥，恒重，装入磨口瓶中备用。
步骤(2)中：称取质量比为1:1～1.2:1的FeSO4 7H2O或FeCl3 7H2O或FeCl2 4H2O或Fe2(SO4)3·9H2O和活性炭放入一个干净烧杯中混合，加入去离子水使之混合，此去离子水的量和上述混合物的质量之比为1:4～1:5，然后将其加热水解，并搅拌之，反应一段时间，停止反应，有水淹没覆盖在炭上；
步骤(3)中：再用强碱调节溶液的pH值在7～9之间，再放在火炉上加热反应时间为3～5min，不要使水蒸干，要有水覆盖在颗粒炭上。
步骤(4)中：把负载有水合氧化铁的活性炭装入抽滤瓶中，用真空泵抽成真空的在55℃-65℃的环境条件下，进行干燥，恒重，干燥后装入真空密闭袋中备用。
所述的吸附材料的使用方法：称取干燥好的负载有水合氧化铁的颗粒炭放入含有高氯酸根的水溶液中，吸附材料和水溶液的质量比为1：50～1：200，在温度为25℃～110℃反应，并加入搅拌装置，反应在7～24h。
换言之，可先用FeSO4 7H2O或FeCl3 7H2O或FeCl2 4H2O或Fe2(SO4)3·9H2O和活化颗粒炭加水混合，并加热，对FeSO4 7H2O或FeCl3 7H2O或FeCl2 4H2O或Fe2(SO4)3·9H2O水解一段时间，再往溶液中加NaOH，此操作方法能在炭上形成水合氧化铁对水中高氯酸盐有很强吸附作用。该材料上的水合氧化铁对高氯酸根离子有很好的选择性，有较高的吸附容量，和高氯酸根离子共存时有较高的络合配位能力。
本发明是制备一种能吸附水中的高氯酸根离子的复合材料，吸附容量高，选择性好，可用于饮用水的更进一步的深度处理，使高氯酸根离子吸附去除达到饮用水标准，具有很强的实用性。
具体实施方式
(1)称取20g颗粒炭放在一个干净烧杯中(颗粒炭的量可任意，但要满足后续所需要的量的要求)，用去离子水使之混合，去离子水的量要淹没颗粒炭，再放在电炉上加热使之沸腾3min-10min后，自然冷却并放置20h-30h，然后倒掉去离子水，再用去离子冲洗2～3遍。目的是冲洗掉杂质，再把它放入110℃-130℃的恒温干燥箱中干燥，恒重，装入磨口瓶中备用。
此(1)步骤是使颗粒活性炭活化。
(2)称取5g的FeSO4 7H2O或FeCl3 7H2O或FeCl2 4H2O或Fe2(SO4)3·9H2O(分析纯)和5g活性碳放入一个干净烧杯中混合(FeSO4 7H2O或FeCl3 7H2O或FeCl2 4H2O或Fe2(SO4)3·9H2O和颗粒活性碳的质量比是1:1～1.2:1)，加入40ml去离子水使之混合(此去离子水的量和上述混合物的量之比为1:4～1:5)，然后放在电炉上加热水解，并搅拌之，反应一段时间，大约4～6min，停止反应后，有水淹没覆盖在碳上。
此步骤(2)使FeSO4 7H2O或FeCl3 7H2O或FeCl2 4H2O或Fe2(SO4)3·9H2O水解成酸性，进一步使活性炭用酸改性。
(3)然后再用1mol/l的NaOH调节溶液的pH值在7～9之间，再放在火炉上加热反应时间大约为3～5min，不要使水蒸干，要有水覆盖在颗粒炭上。
此(3)步骤能使水合氧化铁负载在活性炭上。
(4)把负载有水合氧化铁颗粒活性炭用去离子水冲洗干净，装入抽滤瓶中，用真空泵抽成真空在55～65℃的环境条件下，进行干燥，恒重，装入真空密闭袋中备用。
称取干燥好的负载有水合氧化铁的颗粒炭放入含有高氯酸盐根的水溶液中，吸附材料和水溶液的质量比为1：50～1：200，在温度为25℃～110℃反应，并加入搅拌装置，反应在7～24h。
如：称取2g上述制备好的吸附材料放入250ml的反应瓶中装入200ml的含高氯酸根离子的浓度为4.24mg/l，21.2mg/l，42.4mg/l的溶液中，吸附反应16h，吸附去除率达到99％以上。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种去除水中高氯酸根离子的方法，其特征在于：通过加入负载有水合氧化铁的吸附材料，利用负载水合氧化铁所具有的吸附和络合作用，吸附去除水中的高氯酸根离子。
2、权利要求1所述的吸附材料，其特征在于：该吸附材料是负载有水合氧化铁的颗粒炭。
3、权利要求2中所述的吸附材料的制备方法，其特征在于：包括：
(1)使颗粒活性炭活化、备用；
(2)使铁盐在去离子水中水解成酸性，进一步将活性炭用酸改性；
(3)使水合氧化铁负载在活性炭上；
(4)把负载有水合氧化铁颗粒活性炭用去离子水冲洗干净，进行干燥，恒重，装入真空密闭袋中备用。
4、根据权利要求3所述的吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中：
先把颗粒炭用去离子水使之淹没混合，再放在电炉上加热使之沸腾3min-10min后，自然冷却并放置20h-30h，然后倒掉去离子水，再用去离子冲洗2～3遍以冲洗掉杂质，再把它放入110℃-130℃的恒温干燥箱中干燥，恒重，装入磨口瓶中备用。
5、根据权利要求3所述的吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中：
称取质量比为1:1～1.2:1的FeSO4 7H2O或FeCl3 7H2O或FeCl2 4H2O或Fe2(SO4)3·9H2O和活性炭放入一个干净烧杯中混合，加入去离子水使之混合，此去离子水的量和上述混合物的质量之比为1:4～1:5，然后将其加热水解，并搅拌之，反应一段时间，停止反应，有水淹没覆盖在炭上。
6、权利要求3中所述的吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中：
再用强碱调节溶液的pH值在7～9之间，再放在火炉上加热反应时间为3～5min，不要使水蒸干，要有水覆盖在颗粒炭上。
7、权利要求3中所述的吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中：
把负载有水合氧化铁的活性炭装入抽滤瓶中，用真空泵抽成真空的在55℃-65℃的环境条件下，进行干燥，恒重，干燥后装入真空密闭袋中备用。
8、权利要求2所述的吸附材料的使用方法，其特征在于：称取干燥好的负载有水合氧化铁的颗粒炭放入含有高氯酸根的水溶液中，吸附材料和水溶液的质量比为1：50～1：200，在温度为25℃～110℃反应，并加入搅拌装置，反应在7～24h。
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