CN103127899B - 一种除砷吸附剂-铁铜复合氧化物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水处理应用，具体的说是一种用于水处理的、具有较大比表面积及良好吸附性能的除砷吸附剂-铁铜复合氧化物及其制备方法。除砷吸附剂为可溶性铁盐与铜盐调节至pH？6～12，中和后烘干；可溶性铁盐与铜盐摩尔比为10∶1-1∶2。本发明铁铜复合氧化物具有较大比表面积及良好吸附性能，可用于去除地下水、地表水等各类水体中砷污染物；此外，该吸附剂也可用于去除水中的铬、磷酸盐等污染物。

Description

一种除砷吸附剂-铁铜复合氧化物及其制备方法
技术领域
本发明涉及水处理应用，具体的说是一种用于水处理的、具有较大比表面积及良好吸附性能的除砷吸附剂-铁铜复合氧化物及其制备方法。
背景技术
吸附法是去除地下水、地表水、工业废水中砷污染物的最有效的方法之一。该法简单易行，一般适用于处理量大、浓度较低的水处理体系。该方法是以固体材料作吸附剂，通过物理吸附作用、化学吸附作用或离子交换作用等机制将水中的砷污染物固定在吸附剂的表面上，从而达到除砷的目的。
目前，用于除砷的吸附材料很多，天然的吸附材料有膨润土、沸石、红泥、椰子壳、各种含铁氧化物的矿物，人工合成的有涂层砂、活性氧化铝和活性炭、氧化铁、二氧化钛等。大量研究结果表明，大部分吸附材料对五价砷有较好去除作用，但对三价砷去除作用较差。而三价砷的毒性远高于五价砷，并且三价砷具有更强的迁移性，比五价砷更难去除。因此，为了提高去除效率，通常用氧化剂将其氧化为五价砷，然后再用混凝沉淀或者吸附法去除。然而，预氧化不仅增加了除砷的复杂性，而且增加了投资和运行成本，还可能造成氧化剂的残留或在氧化过程中产生副产物，这对饮用水来说尤为不利。此外，现有的除砷吸附剂成本低的对砷的吸附容量小，而对砷吸附容量大的成本又高。因此，开发环境友好、价格低廉、且能同时高效去除三价砷和五加砷的吸附材料，是中外许多环境学家关注的热点。
发明内容：
本发明目的在于提供一种用于水处理的、具有较大比表面积及良好吸附性能的除砷吸附剂-铁铜复合氧化物及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种除砷吸附剂-铁铜复合氧化物，除砷吸附剂为可溶性铁盐与铜盐调节至pH6～12，中和后烘干；可溶性铁盐与铜盐摩尔比为10∶1-1∶2。
所述可溶性铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或几种组合。所述可溶性铜盐为氯化铜、硝酸铜、硫酸铜中的一种或几种组合。
除砷吸附剂-铁铜复合氧化物的制备方法，以可溶性铁盐与铜盐原料，配成铁盐与铜盐混合溶液，而后调节混合溶液pH至6～12，再经室温、陈化1-24小时、水洗、干燥，即得到除砷吸附剂。所述混合溶液中铁盐与铜盐摩尔比为10∶1-1∶2。
所述采用氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠或碳酸钾调节混合溶液pH至6～12。调节混合溶液pH至7～8。所述干燥，先在50-55℃下低温烘1-12小时，再升温到100℃烘6-24小时。
本发明特点：
1.制备工艺简单，成本相对低廉，所制备的铁铜复合氧化物对五价砷和三价砷都有很好的去除效果，对铬、磷等污染物也有很高的去除率，此外，还具有吸附速度快、容量大等优点，具有优异的水质净化效能。
2.本发明所制备的铁铜复合氧化物是纳米颗粒的聚集体，具有较大的表面积，对五价砷和三价砷都有很好的吸附性能，而且对铬和磷也有很好的去除能力，可用于地下水、地表水及工业废水的净化处理。
附图说明
图1为本发明实施例提供的吸附材料放大倍数是10万倍的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明提供一种同时高效去除三价砷和五价砷等污染物的吸附剂-铁铜复合氧化物制备方法，本发明铁铜复合氧化物是具有纳米结构颗粒，作为吸附剂对砷、铬、磷都有很强的吸附能力。
以铁盐和铜盐为原料，配成摩尔比为Cu/Fe＝1/10-2/1的混合溶液，搅拌条件下滴加碱液中和至pH6-12。继续搅拌30-60分钟，然后静置、陈化1-24小时。用过滤方法进行固液分离，反复进行水(最好去离子水)洗固体、然后固液分离操作，直至水洗液呈中性，或先用酸、碱调到中性，再用水洗至无阴离子检出。将上述所得固体吸附剂先在50-55℃下低温烘1-12小时，除去大部分水分，再升温到100℃烘6-24小时，即获得铁锰复合氧化物吸附剂。
其中铁盐、铜盐可以是能溶于水、通过碱能够沉淀的任何相应盐，包括氯化铁、硝酸铁、硫酸铁及氯化铜、硝酸铜、硫酸铜等。
本发明调pH值所用的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸钾等。并且最后pH值应调至6-12，最好7-8。
实施例1
铜铁摩尔比1/10铁铜复合氧化物的制备：称取0.02molCuSO4·5H2O和0.2molFeCl3·7H2O，分别溶于2500ml水中。快速搅拌下滴加浓度为5mol/l的NaOH溶液，直至pH＝7-8。继续搅拌1小时，然后静置室温陈化4小时。经4小时的陈化，倾去上面的大量水，再加入1000ml去离子水，搅拌、洗涤10分钟，过滤方法进行固液分离，固体吸附剂继续加去离子水洗涤3-4次，分离出吸附剂后，将其置于烘箱中于50-55℃下烘2小时，升温至105℃时8小时，即得铜铁比为1/10的铁铜复合氧化物吸附剂(参见图1)。
实施例2
铜铁摩尔比1/2铁铜复合氧化物的制备：称取0.1molCuCl2·2H2O和0.2molFeCl3·7H2O，分别溶于2500ml水中。快速搅拌下滴加浓度为5mol/l的NaOH溶液，直至pH＝7-8。继续搅拌1小时，然后静置室温陈化4小时。经4小时的陈化，倾去上面的大量水，再加入1000ml去离子水，搅拌、洗涤10分钟，过滤方法进行固液分离，固体吸附剂继续加去离子水洗涤3-4次，分离出吸附剂后，将其置于烘箱中于50-55℃下烘2小时，升温至105℃时8小时，即得铜铁比为1/2的铁铜复合氧化物吸附剂。
实施例3
铜铁摩尔比2/1铁铜复合氧化物的制备：称取0.2molCuSO4·5H2O和0.1molFe(NO3)3·9H2O，分别溶于2500ml水中。快速搅拌下滴加浓度为5mol/l的NaOH溶液，直至pH＝7-8。继续搅拌1小时，然后静置室温陈化4小时。经4小时的陈化，倾去上面的大量水，再加入1000ml去离子水，搅拌、洗涤10分钟，过滤方法进行固液分离，固体吸附剂继续加去离子水洗涤3-4次，分离出吸附剂后，将其置于烘箱中于50-55℃下烘2小时，升温至105℃时8小时，即得铜铁比为2/1的铁铜复合氧化物吸附剂。
应用例1
在废水处理中的应用。某含砷废水，五价砷浓度为10mg/l，废水pH6.8。取1升废水，加入0.4g铜铁摩尔比1/2铁铜复合氧化物吸附剂，搅拌混合1小时后进行固液分离，测得出水砷的浓度小于10μg/l。
应用例2
某含砷废水，三价砷浓度为10mg/l，废水pH7.5。取1升废水，加入0.8g铜铁摩尔比1/2铁铜复合氧化物吸附剂，搅拌混合1小时后进行固液分离，测得出水砷的浓度小于10μg/l。
应用例3
某含铬废水，六价格浓度为12mg/l，废水pH7.0。取1升废水，加入0.5g铜铁摩尔比1/1铁铜复合氧化物吸附剂，搅拌混合1小时后进行固液分离，测得出水铬的浓度小于0.5mg/l。
应用例4
某含磷废水，无机磷浓度为10mg/l，废水pH7.2。取1升废水，加入1g铜铁摩尔比1/2铁铜复合氧化物吸附剂，搅拌混合1小时后进行固液分离，测得出水磷的浓度小于0.02mg/l。

Claims (1)

1.一种除砷吸附剂-铁铜复合氧化物用于除砷的应用，其特征在于：一种含砷废水，三价砷浓度为10mg/l，废水pH7.5；取1升废水，加入0.8g铜铁摩尔比1/2铁铜复合氧化物吸附剂，搅拌混合1小时后进行固液分离，测得出水砷的浓度小于10μg/l；
铜铁摩尔比1/2铁铜复合氧化物的制备：称取0.1molCuCl2·2H2O和0.2molFeCl3·7H2O，分别溶于2500ml水中；快速搅拌下滴加浓度为5mol/l的NaOH溶液，直至pH＝7-8；继续搅拌1小时，然后静置室温陈化4小时；经4小时的陈化，倾去上面的大量水，再加入1000ml去离子水，搅拌、洗涤10分钟，过滤方法进行固液分离，固体吸附剂继续加去离子水洗涤3-4次，分离出吸附剂后，将其置于烘箱中于50-55℃下烘2小时，升温至105℃时8小时，即得铜铁比为1/2的铁铜复合氧化物吸附剂。
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