CN102872794A - 一种去除水中溴酸根的复合吸附材料及其制备方法 - Google Patents

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雷春生
米浩
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Abstract

本发明公开了一种去除水中溴酸根的复合吸附材料及其制备方法，属于环境保护中污水净化处理领域。具体方法为：利用硫酸铝和硫酸镁制得氢氧化镁铝，将氢氧化镁铝负载在碳化木上，制得新型复合吸附材料。本发明采用的是吸附法除去水中的溴酸根，氢氧化镁铝是一种具有特殊层状结构的含镁助能性材料，在吸附、离子交换方面性能极好，对溴酸根离子具有良好的吸附性，其再生性能明显优于传统的吸附材料。本发明具有成本低，出水稳定达标等特点，拓宽了废水生物处理过程吸附剂的选择范围，保护了环境，实现了废弃物的资源化，具在良好的社会效益和经济效益。

Description

一种去除水中溴酸根的复合吸附材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种去除水中溴酸根的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及利用由氢氧化镁铝负载在碳化木上制得新型复合吸附材料处理经传统物化法预处理后的含溴酸根废水的方法，属于环境保护中污水净化处理领域。
背景技术
作为一种强氧化剂，臭氧应用于水处理已有90年历史。在发现氯消毒产生的副产物三卤甲烷(THMs)等对人体具有潜在的危害以后，臭氧技术在许多国家被更广泛地应用于给水及废水处理。近年来的研究表明臭氧氧化同样会生成许多有害副产物。当水中含溴离子(Br-)时，臭氧可氧化Br-为亚溴酸盐(BrO2 -)、溴酸盐(BrO3 -)、溴仿、 二溴己腈、 二溴乙酸、溴化氰以及一些尚未确定的溴化有机副产物。臭氧氧化过程中产生的溴酸盐是目前溴酸根的主要来源，溴酸盐属于“2B级”潜在致癌物，我国早在2009年已将它列入饮用水检测项目，规定含量最高不得超过0.01mg/L。
目前应对溴酸根的方法主要是控制：溴酸根在臭氧条件下生成的影响因素、动力学模型和机理研究的比较多，所以控制主要是针对臭氧工艺，通过改变相关工艺参数和水质的方法，来实现溴酸根生成减量的目标，但往往会因为原水水质的复杂多变性，而难以保证其他水质指标达标；而且投加药剂的成本也必须考虑。
近年来，人们进一步研究改进传统控制法处理溴酸根的同时，逐渐转向生物法，生物法具有高效、节能、环境友好等优点，成为从废水中脱除体酸根等酸根离子和回收酸根离子，并将逐渐替代常处理方法。生物吸附技术以其具有吸附容量大、选择性强、效率高、消耗少，能有效处理含低浓度溴酸根废水等诸多优点吸引了众多研究人员的目光。
本发明为获得一种价格低廉、吸附能力强的非活体生物吸附剂，提供了一种利用硫酸镁和硫酸铝通过化学法和生物法制成氢氧化镁铝吸附材料，实现了保护了环境，拓宽了废水生物处理过程吸附剂的选择范围，实现了废弃物的资源化，具有良好的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种利用氢氧化镁铝吸附材料深度处理含溴酸根污水的方法。本发明具有吸附效率高，操作简单方便，成本低，出水稳定达到国家《污水综合排放标准》，处理过程无二次污染等特点，充分利用了生产废弃物，实现了以废治废的效果。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
(1)将硫酸镁与硫酸铝按照镁铝摩尔质量比3∶1的比例配制成溶液；
(2)所得溶液与等体积氢氧化钠和碳酸钠按2∶1的摩尔质量比配制成的溶液通过管道加入全混喷射反应器，进行反应，得到乳白色浆状物；
(3)将此浆状物直接加入水热罐，并不停地搅拌，待完全反应后，密封水热罐，加热至130℃，并保持温度为125℃～135℃，晶化24小时；
(4)然后将晶化后的物质直接加入板框压滤机，用自来水洗涤至滤液中硫酸根不能检出，此时滤液的pH值与自来水相等；
(5)将洗涤后的物质进行喷雾干燥，并使喷雾干燥塔的进口与出口温度分别保持在295℃～305℃和115℃～125℃，得到粉末状层状氢氧化镁铝，合成的n(Mg)/n(Al)为3∶1的氢氧化镁铝，将氢氧化镁铝研磨成粉末；
(6)用溶胶凝胶法结合煅烧工艺将氢氧化镁铝载入到碳化木，制得新型复合吸附材料。
本发明氢氧化镁铝吸附材料，具有巨大的比表面积，丰富的孔隙；且氢氧化镁铝对溴酸根等阴离子具有很强的吸附性，在其表面能形成络合物，这样就很大地增加了氢氧化镁铝对溴酸根离子的吸附性。
本发明的吸附原理为：
层状氢氧化镁铝是一种具有特殊层状结构的含镁功能性材料，在吸附、离子交换和催化等领域具有广泛的应用。本发明是利用氢氧化镁铝会与溴酸根结合生产络合物，通过过滤出络合物，从而达到去除污水中溴酸根离子的效果，且碳化木内含大量空隙，大大地增加了吸附材料的吸附量。
其具体方法为：以5g/L的投放量将新型复台吸附材料放入温度为20℃～30℃初始浓度为35mg/L～45mg/L的含溴酸根污水中，搅拌，吸附6h～8h，吸附初始pH值为6.0～7.0；(工业上可以选择在含有搅拌器的处理池中处理)；吸附后滤除吸附剂，渣水分离，吸附后污水中溴酸根离子含量低于0.01mg/L，出水同用或达标排放；含溴酸根废渣可以回收溴酸根。
使用本发明的有益效果：
(1)本发明所选原料均属常见材料，制作简单，价格低廉，可以大量制造，不会对企业造成负担；
(2)本发明处理后的污水可以循环利用，减少水体污染；
(3)本发明吸附材料在使用过后可以通过简单的化学处理，可以回收镁铝及溴酸根；
(4)本发明处理污水吸附效果好、效率高，处理后污水稳定达到国家《污水综合排放标准》，处理过程无二次污染。
具体实施方式
本发明采用的技术方案如下：
(1)将硫酸镁与硫酸铝按照镁铝摩尔质量比3∶1的比例配制成溶液；
(2)所得溶液与等体积氢氧化钠和碳酸钠按2∶1的摩尔质量比配制成的溶液通过管道加入全混喷射反应器，进行反应，得到乳白色浆状物；
(3)将此浆状物直接加入水热罐，并不停地搅拌，待完全反应后，密封水热罐，加热至130℃，并保持温度为125℃～135℃，晶化24小时；
(4)然后将晶化后的物质直接加入板框压滤机，用自来水洗涤至滤液中硫酸根不能检出，此时滤液的pH值与自来水相等；
(5)将洗涤后的物质进行喷雾干燥，并使喷雾干燥塔的进口与出口温度分别保持在295℃～305℃和115℃～125℃，得到粉末状层状氢氧化镁铝，合成的n(Mg)/n(Al)为3∶1的氢氧化镁铝，将氢氧化镁铝研磨成粉末；
(6)用溶胶凝胶法结合煅烧工艺将氢氧化镁铝载入到碳化木，制得新型复合吸附材料。
以下用3个实施例再详细说明本发明：
实例1
将硫酸镁与硫酸铝按照镁铝摩尔质量比3∶1的比例配制成溶液；与等体积氢氧化钠和碳酸钠配制成的溶液通过管道加入全混喷射反应器，进行反应，得到乳白色浆状物；将此浆状物直接加入水热罐，并不停地搅拌，待完全反应后，密封水热罐，加热至125℃，并保持温度为125℃，晶化24小时；然后将晶化后的物质直接加入板框压滤机，用自来水洗涤至滤液中硫酸根不能检出，此时滤液的pH值与自来水相等；将洗涤后的物质进行喷雾干燥，并使喷雾干燥塔的进口与出口温度分别保持在295℃和115℃，得到粉末状层状氢氧化镁铝，合成的n(Mg)/n(Al)为3∶1的氢氧化镁铝；将氢氧化镁铝研磨成粉末；用溶胶凝胶法结合煅烧工艺将氢氧化镁铝载入到碳化木，制得新型复合吸附材料。
将2.5g该吸附材料放入体积为500mL浓度为35mg/L含有溴酸根的废水中，调节pH为6.0～7.0，吸附7个小时，吸附后污水中溴酸根含量低于0.01mg/L。
实例2
将硫酸镁与硫酸铝按照镁铝摩尔质量比3∶1的比例配制成溶液；与等体积氢氧化钠和碳酸钠配制成的溶液通过管道加入全混喷射反应器，进行反应，得到乳白色浆状物；将此浆状物直接加入水热罐，并不停地搅拌，待完全反应后，密封水热罐，加热至130℃，并保持温度为130℃，晶化24小时；然后将晶化后的物质直接加入板框压滤机，用自来水洗涤至滤液中硫酸根不能检出，此时滤液的pH值与自来水相等；将洗涤后的物质进行喷雾干燥，并使喷雾干燥塔的进口与出口温度分别保持在300℃和120℃，得到粉末状层状氢氧化镁铝，合成的n(Mg)/n(Al)为3∶1的氢氧化镁铝；将氢氧化镁铝研磨成粉末；用溶胶凝胶法结合煅烧工艺将氢氧化镁铝载入到碳化木，制得新型复合吸附材料。
将2.5g该吸附材料放入体积为500mL浓度为40mg/L含有溴酸根的废水中，调节pH为6.0～7.0，吸附7个小时，吸附后污水中溴酸根含量低于0.01mg/L。
实例3
将疏酸镁与硫酸铝按照镁铝摩尔质量比3∶1的比例配制成溶液：与等体积氢氧化钠和碳酸钠配制成的溶液通过管道加入全混喷射反应器，进行反应，得到乳白色浆状物；将此浆状物直接加入水热罐，并不停地搅拌，待完全反应后，密封水热罐，加热至130℃，并保持温度为135℃，晶化24小时；然后将晶化后的物质直接加入板框压滤机，用自来水洗涤至滤液中硫酸根不能检出，此时滤液的pH值与自来水相等；将洗涤后的物质进行喷雾干燥，并使喷雾干燥塔的进口与出口温度分别保持在305℃和125℃，得到粉末状层状氢氧化镁铝，合成的n(Mg)/n(Al)为3∶1的氢氧化镁铝；将氢氧化镁铝研磨成粉末；用溶胶凝胶法结合煅烧工艺将氢氧化镁铝载入到碳化木，制得新型复合吸附材料。
将2.5g该吸附材料放入体积为500mL浓度为45mg/L含有溴酸根的废水中，调节pH为6.0～7.0，吸附7个小时，吸附后污水中溴酸根含量低于0.01mg/L。

Claims (3)

1.一种去除水中溴酸根的复合吸附材料，其特征在于：该吸附材料由氢氧化镁铝负载在碳化木上制得。
2.根据权利要求1所述的一种去除水中溴酸根的复合吸附材料制备方法，其特征在于：
(1)将硫酸镁与硫酸铝按照镁铝摩尔质量比3∶1的比例配制成溶液；
(2)所得溶液与等体积氢氧化钠和碳酸钠按2∶l的摩尔质量比配制成的溶液通过管道加入全混喷射反应器，进行反应，得到乳白色浆状物；
(3)将此浆状物直接加入水热罐，并不停地搅拌，待完全反应后，密封水热罐，加热至130℃，并保持温度为125℃～135℃，晶化24小时；
(4)然后将晶化后的物质直接加入板框压滤机，用自来水洗涤至滤液中硫酸根不能检出，此时滤液的pH值与自来水相等；
(5)将洗涤后的物质进行喷雾干燥，并使喷雾干燥塔的进口与出口温度分别保持在295℃～305℃和115℃～125℃，得到粉末状层状氢氧化镁铝，合成的n(Mg)/n(Al)为3∶1的氢氧化镁铝，将氢氧化镁铝研磨成粉末；
(6)用溶胶凝胶法结合煅烧工艺将氢氧化镁铝载入到碳化木，制得新型复合吸附材料。
3.根据权利要求2所述的一种去除水中溴酸根的复合吸附材料制备方法，其特征在于：所述的碳化木是指在无氧或低氧环境下对木材进行高温处理的产品。
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