CN108854984A - 一种铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料的制备方法 - Google Patents

一种铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料的制备方法，铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒表面粗糙，具有较高的机械强度1.5‑2.5N/m2，平均粒径1‑1.2mm，除砷效果良好，且便于从水体中回收。本发明以除铁除锰反冲洗泥废料为主要原料制备，使用铁锰泥中添加壳聚糖辅料制成颗粒并干燥强化的工艺，将粉末态铁锰泥制成颗粒态吸附剂，从而解决了虽具有很好吸附除砷功能的粉末态铁锰泥使用后难于泥水分离的问题。

Description

一种铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料的制备方法
一、技术领域：
本发明属于饮用水处理领域，具体涉及一种铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料及其制备方法。
二、背景技术：
砷是一种毒性很高的原生质毒物,广泛存在于天然水环境中，长期暴露在高砷水环境中容易对人体造成心脑血管疾病、肺癌和皮肤癌等一系列健康问题。在我国，受高砷水影响的人口涉及11个省市和自治区的234万多人，其中饮水中砷含量大于50μg/L的地区人口已超过52万人。我国2007年1月1日起实施的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定将砷含量限值由50μg/L修改为10μg/L，对除砷工艺提出更严格的要求。
目前常见的除砷方法包括：吸附法、离子交换法、铁盐沉淀法和微生物法等，其中吸附法因其高效、经济、操作简单的优点而得到了广泛应用。在天然铁矿石、铁锰复合氧化物、稀土氧化物等众多吸附剂中，铁基吸附剂因其除砷活性好并且经济环保的优点，成为了新型除砷吸附剂开发的热点。
有研究表明，除铁除锰生物滤池反冲洗泥(以下简称“铁锰泥”)中，含有大量Fe(Ⅲ)(氢)氧化物和Mn(Ⅳ)氧化物，直接使用铁锰泥进行吸附除砷试验，得到了很好的除砷效果。由于水厂废弃的铁锰泥为粉末态，应用于水体除砷后泥水分离困难，处理不当又会带来新的环境问题。
基于上述问题，能够有效去除水中砷的方法亟待发掘。
三、发明内容：
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术中的不足，提供一种铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料及其制备方法，其除砷材料具有除砷高效，易于泥水分离的优点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料，其特点在于：所述铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料是由除铁除锰生物滤池反冲洗泥组成，并加入适量粘结剂后制成颗粒吸附剂。所述除砷材料表面粗糙，具有较高的机械强度1.5-2.5N/mm2，粒径为1-1.2mm。
一种铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)收集除铁除锰滤池的反冲洗废水中的铁锰泥，自然风干，用研钵磨碎后过100目筛得到铁锰泥粉末；
(2)称取一定重量的壳聚糖粉末，溶于体积百分比浓度为5％的乙酸溶液，搅拌6-7小时至壳聚糖粉末全部溶解；将铁锰泥粉末加入到壳聚糖溶液中搅拌至形成均质溶液，其中铁锰泥粉末质量为壳聚糖的3-4倍；将均质溶液分散滴加到35-55％v/v的NH4OH溶液，均质溶液在NH4OH溶液中形成粒径2.0-2.3mm的凝胶珠，得到的凝胶珠在NH4OH溶液中过夜；将凝胶珠从NH4OH溶液中分离出来，用去离子水洗涤3-5次；在50-70℃干燥至恒重；
(3)经干燥的颗粒在室温下冷却后得到铁锰泥除砷颗粒吸附材料。
一种铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒作为吸附剂投加入初始砷浓度1-5mg/L的溶液中，投加量0.5-1g/L，pH在5-8之间，经过24-36h的反应时间，砷被吸附到滤料的内外表面，从而实现砷的去除，过滤出水中砷浓度不高于国家饮用水标准0.01mg/L。
所述的一种铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料的制备方法，其特征在于所述的除铁除锰滤池为水厂稳定运行阶段的生物除铁除锰滤池，水厂进水水质为：总铁：14-15mg·L-1、Fe2+：9-10mg·L-1、Mn2+：0.8-1.0mg·L-1。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明所述的铁锰泥除砷颗粒吸附材料具有表面粗糙和良好的吸附性能，对水体中砷的去除速度快、效果好，不仅能吸附砷，还能将毒性大的三价砷氧化为毒性较小的五价砷，具有氧化和吸附双重功效，对三价砷和五价砷都具有良好的去除效果；2、本发明制备原料为除铁除锰滤池的反冲洗泥，对废物进行二次利用，为铁锰泥回收利用提供绿色环保的新思路；3、本发明为颗粒吸附剂，易于泥水分离，显著降低成本。
四、附图说明：
图1为本发明实施例1所述的铁锰泥除砷颗粒吸附材料的凝胶珠图像。
图2为本发明实施例1所述的铁锰泥除砷颗粒吸附材料的图像。
五、具体实施方式
现以实验室模拟试验为例，非限定实施例叙述如下：
实施例1
选择正常运行的除铁除锰水厂生物滤池，收集滤池的反冲洗废水，静沉数日，将沉积在底部的污泥取出，自然风干，用研钵磨碎后过100目筛置于干燥处备用。
称取5g的壳聚糖粉末，溶于250mL体积百分比为5％的乙酸溶液，搅拌7小时至壳聚糖粉末全部溶解。将15g铁锰泥粉末加入到壳聚糖溶液中搅拌至均匀。使用分液漏斗将均质溶液均匀分散滴加到50％v/v NH4OH溶液中搅拌，制成粒径2.0mm的凝胶珠(如图1所示)，得到的凝胶珠在NH4OH溶液中使其稳定过夜。将凝胶珠从NH4OH溶液中分离出来，用去离子水多次洗涤。在66℃下干燥至重量不再发生变化(36小时)，得到铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料(如图2所示)。
铁锰泥除砷颗粒吸附材料表面粗糙，机械强度为1.5-2.0N/mm2,粒径在1-1.2mm之间。
在初始砷浓度为5mg/L、pH7.0的水体中以1.0g/L的使用量加入该除砷材料，并检测体系中五价砷的浓度随时间的变化，计算五价砷去除率，24小时后，该材料对水体中五价砷的去除率可达到83.1％。
实施例2
选择正常运行的除铁除锰水厂生物滤池，收集滤池的反冲洗废水，静沉数日，将沉积在底部的污泥取出，自然风干，用研钵磨碎后过100目筛置于干燥处备用。
称取5g的壳聚糖粉末，溶于250mL体积百分比为5％的乙酸溶液，搅拌7小时至壳聚糖粉末全部溶解。将20g铁锰泥粉末加入到壳聚糖溶液中搅拌至均匀。使用分液漏斗将均质溶液均匀分散滴加到50％v/v NH4OH溶液中搅拌，制成粒径2.0mm的凝胶珠(如图1所示)，得到的凝胶珠在NH4OH溶液中使其稳定过夜。将凝胶珠从NH4OH溶液中分离出来，用去离子水多次洗涤。在50℃下干燥至重量不再发生变化(24小时)，得到铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料(如图2所示)。
铁锰泥除砷颗粒吸附材料表面粗糙，机械强度为2.0-2.5N/mm2，粒径在1-1.2mm之间。
在初始砷浓度为2mg/L、pH5.0的水体中以0.5g/L的使用量加入该除砷材料，并检测体系中五价砷的浓度随时间的变化，计算五价砷去除率，24小时后，该材料对水体中五价砷的去除率可达到90％。

Claims (2)

1.一种铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)收集除铁除锰滤池的反冲洗废水中的铁锰泥，自然风干，用研钵磨碎后过100目筛得到铁锰泥粉末；
(2)称取一定重量的壳聚糖粉末，溶于体积百分比浓度为5％的乙酸溶液，搅拌6-7小时至壳聚糖粉末全部溶解；将铁锰泥粉末加入到壳聚糖溶液中搅拌至形成均质溶液，其中铁锰泥粉末质量为壳聚糖的3-4倍；将均质溶液分散滴加到35-55％v/v的NH4OH溶液，均质溶液在NH4OH溶液中形成粒径2.0-2.3mm的凝胶珠，得到的凝胶珠在NH4OH溶液中过夜；将凝胶珠从NH4OH溶液中分离出来，用去离子水洗涤3-5次；在50-70℃干燥至恒重；
(3)经干燥的颗粒在室温下冷却后得到铁锰泥除砷颗粒吸附材料。
2.一种铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒吸附材料的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述铁锰泥壳聚糖复合糖珠除砷颗粒作为吸附剂投加入初始砷浓度1-5mg/L的溶液中，投加量0.5-1g/L，pH在5-8之间，经过24-36h的反应时间，砷被吸附到滤料的内外表面，从而实现砷的去除。
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