CN103754980A - 一种Mg-Al水滑石吸附去除水中氨基酸的方法 - Google Patents

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许昭怡
彭渡
郑寿荣
宗恩敏
韩玉香
魏丹
周娟
王文娟
还中科
张玲
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Abstract

本发明公开了一种Mg-Al水滑石吸附去除水中氨基酸的方法。以Mg-Al水滑石为吸附剂,吸附处理含有氨基酸的水。在室温条件下,吸附5~24h后,Mg-Al水滑石表现出比常用的商用活性炭更强的吸附能力。此外,本发明方法原材料易于获得,制备工艺简单,操作方便,成本低廉,具有潜在的经济效益和环境效益。

Description

一种Mg-Al水滑石吸附去除水中氨基酸的方法
技术领域
本发明属于无机材料合成和水处理技术领域,涉及一种水中氨基酸的去除方法,特别是涉及一种利用Mg-Al水滑石吸附去除水中氨基酸的方法。
背景技术
消毒是给水和废水处理工艺中的重要组成部分。目前常用的消毒方法有氯化消毒、臭氧消毒和紫外消毒等,其中氯气、氯胺应用最为广泛。这些消毒剂的使用,在改善水质的同时也产生了一系列对人体有害的消毒副产物。水体中广泛存在的溶解性有机物(DOM)极易与氯发生卤化反应生成具有致癌性的三卤甲(THMs)、卤乙酸(HAAs)等氯化消毒副产物。20世纪90年代以来的研究表明,水中的溶解性有机氮(DON)在氯化消毒过程中会产生毒性更强的卤代乙腈(HANs) 、亚硝胺(以亚硝基二甲胺为代表,简称NDMA) 和卤代硝基甲烷(HNMs)等含氮消毒副产物。水中DON在DOM中占有相当的比例,其含量大致为0.5%~10%,主要包括NH类、氨基类、腈类、嘌呤、嘧啶、硝基化合物等。DON本身以及其在消毒处理过程中生成的消毒副产物都会对人体产生毒害作用,因而需在消毒处理前对它们进行去除处理。
由于水中DON的复杂性,本发明旨在对DON中的重要组成部分——氨基酸进行吸附处理。氨基酸在自然界中的来源非常广泛,包括陆地径流、植物碎屑、土壤溶液、沉积物的释放、大气沉降、藻类、大型植物、细菌与细胞的死亡、自我分解等。水中的氨基酸是溶解性有机氮(DON)的重要组成部分,对含氮消毒副产物的形成起着重要作用。 
目前对于水中氨基酸的处理,主要有生物降解、高级氧化技术、反渗透、吸附法。吸附法是一种常用的去除水中有机污染物的方法,具有效率高、能耗低、无二次污染等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种Mg-Al水滑石吸附去除水中氨基酸的方法,采用简单易得的无机材料合成Mg-Al水滑石,作为吸附剂对氨基酸吸附能力强,无污染、可重复利用,适用于高pH条件下氨基酸的吸附。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种Mg-Al水滑石吸附去除水中氨基酸的方法,其特征在于,以Mg-Al水滑石作为吸附剂,吸附去除水中氨基酸。
本发明的Mg-Al水滑石由以下方法制得:摩尔比为3:1的 Mg(NO3)2·6H2O及Al(NO3)3·9H2O完全溶解在水中,逐滴加入Na2CO3和NaOH的混合溶液,边加边搅拌,最终溶液的pH为10.0,将形成的胶状悬浮液转入反应釜中,120℃反应24h,冷却后用蒸馏水洗至中性、烘干,在500℃焙烧4h,得到Mg-Al水滑石。
所述的方法具体包括如下步骤:
A、在Mg(NO3)2·6H2O与 Al(NO3)3·9H2O的混合溶液中逐滴加入Na2CO3与NaOH的混合液,所述的Mg(NO3)2·6H2O和 Al(NO3)3·9H2O的摩尔比为3:1;剧烈搅拌,最终溶液的pH为10;将形成的胶状悬浮液转入反应釜,于120℃反应24h,冷却后用蒸馏水洗至中性、烘干,500℃焙烧4h得到Mg-Al水滑石; 
B、将Mg-Al水滑石投入水中,在pH值7.5~10.5下吸附去除氨基酸。
本发明以Mg-Al水滑石为吸附剂,对水中氨基酸进行吸附处理,吸附可采用动态连续过程或静态间歇过程。
本发明方法处理的污染水为弱碱性水,吸附平衡后溶液的pH值为8~10.5。
所述的方法中,水中氨基酸的初始浓度范围为1~200mg/L,吸附温度为15~30℃。吸附时间为5h~24h,吸附中充分搅拌5~24h。
所述的方法中,吸附剂的用量可根据具体情况调节,优选吸附剂与污染水的质量比为1:3000~1:5000。
本发明利用Mg(NO3)2、Al(NO3)3等廉价、简单、易得的原料制备吸附剂Mg-Al水滑石,制备简单,操作方便,成本低廉。所述的吸附剂Mg-Al水滑石,对氨基酸吸附能力强,无污染、可重复利用,适用于高pH条件下氨基酸的吸附,运用于水中去除氨基酸类物质,具有良好的经济和环境效应。
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限,而是由权利要求加以限定的。
具体实施方式
实施例 1
以Mg-Al水滑石为吸附剂,吸附处理含苯丙氨酸水。
制备Mg-Al水滑石:称取30.76g Mg(NO3)2·6H2O及15g Al(NO3)3·9H2O完全溶解在120mL水中;配3mol/L的Na2CO3溶液60mL,3mol/L的NaOH溶液120mL;将全部Na2CO3溶液与NaOH溶液混合,搅拌均匀,将该混合液逐滴加入至Mg(NO3)2与Al(NO3)3的混合溶液,边加边剧烈搅拌,形成胶状悬浮液;将形成的胶状悬浮液转入反应釜中,120℃反应24h;蒸馏水洗至中性,烘干,碾细,在马弗炉中500oC焙烧4h,得到Mg-Al水滑石。
Mg-Al水滑石吸附去除水中的苯丙氨酸:在配有聚四氟乙烯垫片的玻璃瓶(容积40ml)中进行。其中,吸附剂和受污染水质量比为1:4000,吸附温度为室温,苯丙氨酸的初始浓度为1~200mg/L,吸附时间为24h,吸附后溶液pH值为8.5~10.5。苯丙氨酸的吸附容量为1720mmol/Kg。
对比例 1
以经HNO3简单纯化处理的商用活性炭,吸附处理含苯丙氨酸水。
吸附试验条件为:吸附剂和受污染水质量比为1:4000,吸附温度为室温,苯丙氨酸的初始浓度为1~200mg/L,吸附时间为24h,吸附后的pH为5.6~6.5。苯丙氨酸的吸附容量为670mmol/Kg。
实施例 2
以Mg-Al水滑石为吸附剂,吸附处理含赖氨酸的水。
吸附剂的制备同实施例 1。
吸附试验条件为:吸附剂和受污染水质量比为1:4000,吸附温度为室温,赖氨酸的初始浓度为1~200mg/L,吸附时间为24h,吸附后的pH为10.1~10.5。赖氨酸的吸附容量为1160mmol/Kg。
对比例 2
以经HNO3简单纯化处理的商用活性炭,吸附处理含赖氨酸水。
吸附试验条件为:吸附剂和受污染水质量比为1:4000,吸附温度为室温,赖氨酸的初始浓度为1~200mg/L,吸附时间为24h,吸附后的pH为8.0~9.5。赖氨酸的吸附容量为250mmol/Kg。
可见,Mg-Al水滑石对苯丙氨酸和赖氨酸的吸附能力,要强于常用商用活性炭。在含氨基酸的水中表现出较强的吸附能力,有较好的吸附去除效果。

Claims (7)

1.一种Mg-Al水滑石吸附去除水中氨基酸的方法,其特征在于,以Mg-Al水滑石作为吸附剂,吸附去除水中氨基酸。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述Mg-Al水滑石的制备方法为:将摩尔比为3:1的Mg(NO3)2·6H2O与Al(NO3)3·9H2O溶解于水中,逐滴加入Na2CO3与NaOH的混合溶液,边加边搅拌,最终溶液的pH为10.0,将得到的胶状悬浮液转入反应釜中,120℃反应24h,冷却后用蒸馏水洗至中性、烘干,于500℃焙烧4h,得到所述的Mg-Al水滑石。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的方法包括以下步骤:
A、在Mg(NO3)2·6H2O与 Al(NO3)3·9H2O的混合溶液中逐滴加入Na2CO3与NaOH的混合液,所述的Mg(NO3)2·6H2O和 Al(NO3)3·9H2O的摩尔比为3:1;剧烈搅拌,最终溶液的pH为10;将形成的胶状悬浮液转入反应釜,于120℃反应24h,冷却后用蒸馏水洗至中性、烘干,500℃焙烧4h得到Mg-Al水滑石; 
B、将Mg-Al水滑石投入水中,在pH值7.5~10.5下吸附去除氨基酸。
4.根据权利要求1或3所述的方法,其特征在于:所述Mg-Al水滑石吸附去除水中氨基酸的条件:吸附温度为15~30℃,吸附时间为5~24h。
5.根据权利要求1或3所述的方法,其特征在于:所述的方法吸附平衡后水的pH值为8~10.5。
6.根据权利要求1或3所述的方法,其特征在于:水中氨基酸的初始浓度为1~200mg/L。
7.根据权利要求1或3所述的方法,其特征在于:所述的Mg-Al水滑石与含氨基酸的水的质量比为1:3000~5000。
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