CN103127913A - 一种用于处理水中微污染物的纳米级吸附剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种能高效吸附水中微污染物的纳米级吸附剂，所述纳米级吸附剂以质量比为100～300∶1的沸石粉和壳聚糖为原料，溶解后加入固定液中，再经过漂洗、干燥得到。本发明纳米级吸附剂，制作工艺简单稳定，所选吸附材料沸石粉的孔隙率是活性炭的数百倍，其独特的微孔结构使其具有良好的吸附性能，并能高效吸附水中的重金属、酚类化合物等，而作为天然矿产资源，其价格低廉，能实现环境-经济共同效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于处理水中微污染物的纳米级吸附剂，具体涉及到一种用沸石粉和壳聚糖混合去除水中为污染物的净水剂，属于水处理领域。
背景技术
“微污染”是我国近十年来才出现的给水处理术语，微污染水源是指水的物理、化学和微生物指标已不能达到《地面水环境质量标准》中作为生活饮用水源水的水质要求，水体污染物单向指标，如浑浊度、色度、臭味、硫化物、臭氧化物、有毒有害物质、病原微生物等有超标现象，但多数情况下是受有机物微量污染的水源。
随着我国工业化的迅速发展，城市化规模的不断扩大，人工合成有机物越来越多，工业废水、杀虫剂、除草剂、医院污水以及生活污水等是各类人工合成有机物的主要来源，人们在生活和生产过程中排放出来的污染物对源水水质的污染已经愈演愈剧，水中的有机污染物不断增多，源水受污染的程度越来越严重。上世纪60年代以来，不少地区饮用水水源水质日益恶化，出现水质性缺水的严重局面。同时，随着水质分析技术的逐渐进步，水源和饮用水中能够测得的微量污染物质的种类也不断增加。微污染饮用水给人们的生产和生活带来极其严重的危害。我国的微污染水源，其污染物浓度浓度高，就我国近几年有关污染水处理研究的水质来看，CODmn平均为10mgL/左右，氮氧平均为3.3mg/L左右。
发明内容
本发明目的是提供一种能高效吸附饮用水中微污染物、环境友好、生产成本低、吸附效率高的纳米孔径颗粒状吸附剂及制备方法。
本发明采用的技术方案是：
一种用于处理水中微污染物的纳米级吸附剂，该吸附剂使用沸石粉和壳聚糖为主要原料，通过如下方法制得：
(1)取所需配方比例的沸石粉和壳聚糖，混合均匀，添加1％硼酸溶液，使壳聚糖完全混合后添加配方沸石粉，形成混浊液；
(2)将步骤(1)固定液缓慢加入混浊液中，保持固定液的均匀稳定流动，使析出壳 聚糖附着在沸石粉表面；
(3)将步骤(2)制得的沸石粉用蒸馏水洗涤并干燥，即可制得该粉状吸附剂。
本发明由环境友好型材料沸石粉和壳聚糖组成，各组分含量可根据实际需求进行适当调节。该吸附剂使用质量比为100～300∶1的沸石粉和壳聚糖为原料；
作为优选，本发明添加1％硼酸的量与配方沸石粉和壳聚糖的质量比为70～100∶1；
作为优选，本发明使用的固定液为30～40％氢氧化钠和无水乙醇体积比1∶8～10的混合液；
作为优选，本发明使用的壳聚糖为化学改性脱乙酰基壳多糖，其pH值为3～5(水中浓度1％)，脱乙酰度＞85％；使用的沸石粉规格为200目。
本发明纳米级吸附剂与现有的吸附剂相比：颗粒状吸附剂成型体强度高，相比于粉末状吸附剂，使用过程中易除去。所选材料具有优良的性质，选用壳聚糖为基质材料，它是一种天然高分子聚合物，无毒、易生物降解，不会造成二次污染且资源丰富且价格低廉，它含有大量的羟基和氨基，可以通过氢键、共价键或配位键与有机分子牢固结合将其从水溶液中去除，它还可以吸附高分子有机物；沸石粉具有多孔，孔径分布范围大，空隙率高，相对密度小，化学性质稳定，耐磨，耐热等特点，因其独特的微孔结构，该天然微孔材料具有良好的吸附特性，能吸附自身质量的1.5～2倍的液体。将沸石粉和壳聚糖结合在一起，克服了活性碳影响水的色度、不易过滤等缺点，还能够去除更大范围的有机化合物。
本发明纳米级吸附剂与国外的吸附剂相比：(1)所加基质材料(壳聚糖)用量少，降低经济成本；(2)所用材料有较强的吸附能力，有利于提高吸附效能，且为天然矿产资源，价格低廉；(3)本发明清洁、安全、不会造成二次污染；(4)本发明吸附剂在使用过程中不必再活化，可节省一套密闭设备和电能。
本发明的有益效果主要体现在：本发明纳米级吸附剂，制作工艺简单稳定，所选吸附材料沸石粉的孔隙率是活性炭的数百倍，其独特的微孔结构使其具有良好的吸附性能，并能高效吸附水中的重金属、酚类化合物等，而作为天然的矿产资源，其价格低廉，能实现环境-经济的共同效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：
按照表1各原料配比，称取一定的沸石粉和壳聚糖，混合均匀，缓慢加入1％的硼酸溶液溶解，使壳聚糖完全混合后添加配方沸石粉，形成混浊液，缓慢逐加入固定液，保持固定 液的均匀稳定流动，使析出壳聚糖附着在沸石粉表面，用蒸馏水漂洗至中性后，置于烘箱中60℃干燥4小时，处理成品，收集待用。将该吸附剂放入填料管中，通入浓度为0.1％苯酚、铅离子、镉离子和铬离子的混合废水，流速设置在60L/h，经检测，得到去除率数据如表1。
表1，实施例1～8原料配比与典型微污染物去除率
同时，实施例4所制备的吸附剂孔径分布如附图1所示，由图可知该吸附剂的孔径分布在1～20nm之间，属于典型的纳米孔径吸附剂。
综上所述，利用本发明方法所制备的纳米级吸附剂其性能参数明显优于同类型吸附剂，具有制作成本低，吸附效果好，吸附范围广，环境友好等显著优点，能广泛的应用于用水中微量重金属和有机污染物的去除。
Claims (5)
1.一种用于处理水中微污染物的纳米级吸附剂，其特征在于，该吸附剂使用沸石粉和壳聚糖为主要原料，通过如下方法制得：
(1)取所需配方比例的沸石粉和壳聚糖，混合均匀，添加1％硼酸溶液，使壳聚糖完全混合后添加配方沸石粉，形成混浊液；
(2)将步骤(1)将固定液缓慢加入混浊液中，搜使析出壳聚糖附着在沸石粉表面；
(3)将步骤(2)制得的沸石粉用蒸馏水洗涤并干燥，即可制得该粉状吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理水中微污染物的纳米级吸附剂，其特征在于，该吸附剂使用质量比为100～300∶1的沸石粉和壳聚糖为原料。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理水中微污染物的纳米级吸附剂，其特征在于，添加1％硼酸的量与配方沸石粉和壳聚糖的质量比为70～100∶1。
4.根据权利要求1、2、3所述的一种用于处理水中微污染物的纳米级吸附剂，其特征在于，固定液为30～40％氢氧化钠和无水乙醇体积比1∶8～10的混合液。
5.根据权利要求1、2、3所述的一种用于处理水中微污染物的纳米级吸附剂，其特征在于，壳聚糖为化学改性脱乙酰基壳多糖，其pH值为3～5(水中浓度1％)，脱乙酰度＞85％；沸石粉规格为200目。
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