CN103084140A - 一种去除水中砷的复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种去除水中砷的复合材料及其制备方法，包括以下重量份数的组分：膨润土100份、聚合铁盐1～6份、水解钛盐0.8～4.8份，所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；所述水解钛盐的量以钛元素质量计；本发明将聚合铁盐、水解钛盐插入膨润土层间，经烘干煅烧，形成铁、钛二元氧化物插层改性复合材料，可以在光照作用下实现对三价砷的氧化以及对三价砷和五价砷的同步高效去除。

Description

一种去除水中砷的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种去除水中砷的复合材料及其制备方法，属于水处理材料领域。
背景技术
砷是致癌物，饮用水中过量砷可导致慢性中毒。目前，用于饮用水除砷的方法主要是吸附法，而吸附法常用吸附剂包括活性氧化铝等，这些吸附剂对五价砷具有良好去除效果，但对三价砷去除效果较差。同时，用于水中砷去除的吸附材料因多呈粉末状，吸附后其从水中分离脱除困难，带来操作不便等问题。因此，饮水除砷技术亟需对三价砷和五价砷均具有良好去除效果、且易于分离的新型材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种去除水中砷的复合材料及其制备方法，克服现有技术对三价砷去除效果差，且吸附后从水中难以分离脱除、操作不便的缺陷。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种去除水中砷的复合材料，包括以下重量份数的组分：膨润土100份、聚合铁盐1～6份、水解钛盐0.8～4.8份，所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；所述水解钛盐的量以钛元素质量计。
本发明的有益效果是：由膨润土、聚合铁盐、水解钛盐组成的复合材料，在光照作用下实现对三价砷的氧化以及对三价砷和五价砷的同步高效去除，且复合材料具磁性，可采用简单的磁分离方法实现其从水中的分离。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述聚合铁盐为聚合氯化铁或/和聚合硫酸铁。
进一步，所述水解钛盐为四氯化钛在水、盐酸、硫酸、硝酸溶液中任意一种或几种中的水解产物。
进一步，所述膨润土中蒙脱石含量为70～100%。
本发明还提供一种去除水中砷的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将100份膨润土粉碎筛分，用水浸泡0.5～3天；
2）在搅拌分散条件下，将聚合铁盐与膨润土按质量份数为1～6:100的比例向步骤1）浸泡制备的膨润土悬浊液中均匀投加聚合铁盐溶液；所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；
3）在搅拌分散条件下，将水解钛盐与膨润土按质量份数为0.8～4.8:100的比例向步骤2）膨润土悬浊液中均匀投加水解钛盐；所述水解钛盐的量以钛元素质量计；
4）将3）得到的混合物洗涤、烘干煅烧，即得成品。
本发明的有益效果是：本发明将聚合铁盐、水解钛盐插入膨润土层间，经烘干煅烧，形成铁、钛二元氧化物插层改性复合材料。
进一步，步骤1）所述膨润土粉碎筛分后的粒度小于0.15毫米。
进一步，步骤2)及步骤3)所述投加聚合铁盐溶液及投加水解钛盐的投加时间大于3小时。
进一步，步骤4）所述混合物洗涤3至5次。
进一步，步骤4）所述烘干煅烧温度为150℃～250℃。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本发明一种去除水中砷的复合材料，包括以下重量份数的组分：膨润土100份、聚合氯化铁1份、水解钛盐（水解钛盐即为四氯化钛在水中的水解产物）4.8份，所述膨润土中蒙脱石含量为75%。所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；所述聚合氯化铁的量以铁元素质量计，所述水解钛盐的量以钛元素质量计。
实施例2
本发明一种去除水中砷的复合材料，包括以下重量份数的组分，膨润土100份、聚合硫酸铁6份、水解钛盐4.8份，所述膨润土中蒙脱石含量为85%。所述聚合硫酸铁的量以铁元素质量计；所述水解钛盐的量以钛元素质量计。
实施例3
本发明一种去除水中砷的复合材料，包括以下重量份数的组分，膨润土100份、聚合硫酸铁1份、水解钛盐（水解钛盐即为四氯化钛在盐酸和硫酸溶液中的水解产物）0.8份，所述膨润土中蒙脱石含量为80%。所述聚合硫酸铁的量以铁元素质量计；所述水解钛盐的量以钛元素质量计。
实施例4
本发明一种去除水中砷的复合材料，包括以下重量份数的组分，膨润土100份、聚合氯化铁和聚合硫酸铁6份、水解钛盐（水解钛盐即为四氯化钛在硝酸溶液中的水解产物）0.8份，所述膨润土中蒙脱石含量为70%。所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；所述水解钛盐的量以钛元素质量计。
实施例5
本发明一种去除水中砷的复合材料，包括以下重量份数的组分，膨润土100份、聚合氯化铁和聚合硫酸铁4份、四氯化钛溶液2份，所述膨润土中蒙脱石含量为99%。所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；所述水解钛盐的量以钛元素质量计。
实施例6
本发明还提供一种去除水中砷的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将100份膨润土粉碎筛分，平均粒度为0.11毫米,用水浸泡0.5天；
2）在搅拌分散条件下，将聚合铁盐与膨润土按质量份数为6:100的比例向步骤1）浸泡制备的膨润土悬浊液中均匀投加聚合铁盐溶液,投加时间大于3小时；所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；
3）在搅拌分散条件下，将水解钛盐与膨润土按质量份数为4.8:100的比例向步骤2）膨润土悬浊液中均匀投加水解钛盐溶液,投加时间大于3小时；所述水解钛盐的量以钛元素质量计；
4）将3）得到的混合物洗涤3至5次、烘干煅烧温度为150℃，即得成品。
实施例7
本发明还提供一种去除水中砷的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将100份膨润土粉碎筛分，平均粒度为0.03毫米,用水浸泡3天；
2）在搅拌分散条件下，将聚合铁盐与膨润土按质量份数为1:100的比例向步骤1）浸泡制备的膨润土悬浊液中均匀投加聚合铁盐溶液,投加时间大于3小时；所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；
3）在搅拌分散条件下，将水解钛盐与膨润土按质量份数为0.8:100的比例向步骤2）膨润土悬浊液中均匀投加水解钛盐溶液,投加时间3.5小时；所述水解钛盐的量以钛元素质量计；
4）将3）得到的混合物洗涤3至5次、烘干煅烧温度为200℃，即得成品。
实施例8
本发明还提供一种去除水中砷的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将100份膨润土粉碎筛分，平均粒度为0.14毫米,用水浸泡2.5天；
2）在搅拌分散条件下，将聚合铁盐与膨润土按质量份数为5:100的比例向步骤1）浸泡制备的膨润土悬浊液中均匀投加聚合铁盐溶液,投加时间大于3小时；所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；
3）在搅拌分散条件下，将水解钛盐与膨润土按质量份数为4:100的比例向步骤2）膨润土悬浊液中均匀投加水解钛盐溶液,投加时间大于3小时；所述水解钛盐的量以钛元素质量计；
4）将3）得到的混合物洗涤3至5次、烘干煅烧温度为250℃，即得成品。
实施例9
本发明还提供一种去除水中砷的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将100份膨润土粉碎筛分，平均粒度为0.12毫米,用水浸泡2天；
2）在搅拌分散条件下，将聚合铁盐与膨润土按质量份数为3.5:100的比例向步骤1）浸泡制备的膨润土悬浊液中均匀投加聚合铁盐溶液,投加时间大于3小时；所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；
3）在搅拌分散条件下，将水解钛盐与膨润土按质量份数为3.5:100的比例向步骤2）膨润土悬浊液中均匀投加水解钛盐溶液,投加时间大于3小时；所述水解钛盐的量以钛元素质量计；
4）将3）得到的混合物洗涤3至5次、烘干煅烧温度为180℃，即得成品。
实施例10
本发明还提供一种去除水中砷的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将100份膨润土粉碎筛分，粒度小于0.15毫米,用水浸泡1.5天；
2）在搅拌分散条件下，将聚合铁盐与膨润土按质量份数为2.5:100的比例向步骤1）浸泡制备的膨润土悬浊液中均匀投加聚合铁盐溶液,投加时间大于3小时；所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；
3）在搅拌分散条件下，将水解钛盐与膨润土按质量份数为1:100的比例向步骤2）膨润土悬浊液中均匀投加水解钛盐溶液,投加时间4.5小时；所述水解钛盐的量以钛元素质量计；
4）将3）得到的混合物洗涤3至5次、烘干煅烧温度为200℃，即得成品。
对比实施例
采用活性氧化铝及实施例6至10制备的一种去除水中砷的复合材料吸附三价砷及五价砷的实验效果数据见表1。其中，对三价砷及五价砷去除率是在温度20℃、pH为6.5±0.1条件下，投加量为1g/L、砷初始浓度条件0.25mg/L条件下所得去除率。
表1：活性氧化铝及实施例6至10制备的一种去除水中砷的复合材料吸附效果比较
Figure BDA00002625733900061
结论：本发明制备的材料除砷效率高于目前市售除砷材料活性氧化铝。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种去除水中砷的复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：膨润土100份、聚合铁盐1～6份、水解钛盐0.8～4.8份，所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；所述水解钛盐的量以钛元素质量计。
2.根据权利要求1所述一种去除水中砷的复合材料，其特征在于，所述聚合铁盐为聚合氯化铁或/和聚合硫酸铁。
3.根据权利要求1所述一种去除水中砷的复合材料，其特征在于，所述水解钛盐为四氯化钛在水、盐酸、硫酸、硝酸溶液中任意一种或几种中的水解产物。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种去除水中砷的复合材料，其特征在于，所述膨润土中蒙脱石含量为70～100%。
5.一种去除水中砷的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将100份膨润土粉碎筛分，用水浸泡0.5～3天；
2）在搅拌分散条件下，将聚合铁盐与膨润土按质量份数为1～6:100的比例向步骤1）浸泡制备的膨润土悬浊液中均匀投加聚合铁盐溶液；所述聚合铁盐的量以铁元素质量计；
3）在搅拌分散条件下，将水解钛盐与膨润土按质量份数为0.8～4.8:100的比例向步骤2）膨润土悬浊液中均匀投加水解钛盐；所述水解钛盐的量以钛元素质量计；
4）将3）得到的混合物洗涤、烘干煅烧，即得成品。
6.根据权利要求5所述一种去除水中砷的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）所述膨润土粉碎筛分后的平均粒度小于0.15毫米。
7.根据权利要求5或6所述一种去除水中砷的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)及步骤3)所述投加聚合铁盐溶液及投加水解钛盐的投加时间大于3小时。
8.根据权利要求5或6所述一种去除水中砷的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4）所述混合物洗涤3至5次。
9.根据权利要求5或6所述一种去除水中砷的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4）所述烘干煅烧温度为150℃～250℃。
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