[发明专利]一种用于水体除砷的吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种用于水体除砷的吸附材料及其制备方法。

技术背景

砷是一种有毒并致癌的类金属元素。地下水中的砷可分为自然来源和人为来源，自然来源为岩石土壤中矿物的溶解，决定了水体的背景含砷量；人为来源如采矿、冶炼、污灌、施肥、杀虫剂和木材防腐剂使用等均会导致环境中砷含量的升高。砷被国际癌症研究机构和美国疾病控制中心确定为第一类致癌物，许多国家把水中的砷列为优先控制的污染物之一。砷污染水不仅影响环境，也会危害人的身体健康。长期饮用高砷水，对人的皮肤、消化系统、神经系统、生殖系统等造成伤害，如引起花皮病或皮肤角质化等皮肤病、黑脚病、神经病、血管损伤，以及增加心脏病发病率。到目前为止，我国已报道的饮水型砷地方病发生的地区有台湾、新疆、山西、宁夏、吉林、青海和北京等。在山西地下水污染最严重的是山阴县，研究表明，该地区地下水硫化氢气体浓度较高，砷浓度最高可达153μg·L^-1。该地区的饮用水多取自地下，地下水中砷的含量已远远大于国家规定的饮用水砷标准(10μg·L^-1)。

水中除砷的方法主要有混凝沉降法、反渗透法、离子交换法、生物修复法、吸附法等。吸附法是以具有高比表面积固体材料作吸附剂，通过物理吸附、化学吸附或离子交换等作用将水中的砷污染物固定在自身的表面上。由于吸附技术操作简单，对砷的去除效果好，同时价格比较低廉，一般适合于处理量大、浓度较低的水处理体系。所以一直是处理含砷废水的重要方法。吸附法除砷的关键是吸附材料的选择。经查阅，研究水体砷污染修复吸附材料的相关文献有：申请号为201010203313.9的中国专利公开了一种锰矿改性方法及在地下水渗透反应墙除砷中的应用，申请号为201010203314.3的发明专利提供了一种沸石改性方法及在水除砷中的用途，申请号为201010203318.1的发明专利涉及一种活性炭改性材料及在水除砷中的用途。上述将矿物应用于水体吸附除砷的研究存在成本比较昂贵，制备工艺相对复杂等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于水体除砷的吸附材料及其制备方法，该材料吸附性能好，制备工艺简单，原料成本低，再生性能好。

本发明提供的一种用于水体除砷的吸附材料，是铁改性不锈钢尾渣。

本发明是基于不锈钢尾渣碱度高，机械强度大，呈多孔结构，具有良好的过滤性能和吸附作用的特性，辅以化学纯FeCl₃等为改性剂，通过物料浸泡，搅拌，反复洗脱，烘干，制备得到铁改性不锈钢尾渣。

本发明的具体技术方案：

(1)将不锈钢尾渣破碎至20目以下并105-115℃条件下烘干；

(2)配制0.5mol/L的FeCl₃水溶液；

(3)称取不锈钢尾渣加入步骤(2)所得FeCl₃水溶液中，室温下搅拌10-12h，FeCl₃水溶液体积与不锈钢尾渣重量比(L/kg)为1.6-2∶1；

(4)将步骤(3)处理后的不锈钢尾渣倒去上清液，加入去离子水清洗，静置1-2h，弃去上清液；去离子水清洗重复2-3次；

(5)过滤，将所得物料用烘箱于105-115℃下烘20-24h，得到铁改性不锈钢尾渣即用于水体除砷的吸附材料。所得的水体除砷吸附材料应密封包装，如置于自封袋中。

所述第(1)步中不锈钢尾渣的粒径范围为-20+100目。

所述第(3)步中FeCl₃溶液体积与不锈钢尾渣重量比为2∶1.。

所述第(3)步中搅拌速度为130-160r/min。

所述第(3)步中搅拌时间为12h。

所述第(4)步中清洗静置时间为2h。

所述第(5)步中过滤后所得铁改性不锈钢尾渣用烘箱于110℃下烘24h。

本发明的技术原理：

不锈钢尾渣碱度高，机械强度大，呈多孔结构，比表面积大，具有良好的过滤性能和吸附作用，且不锈钢尾渣中的铁、铝等金属元素对水体中砷的具有较好的吸收效果。本发明巧妙地对不锈钢尾渣进行铁改性，使铁负载到不锈钢尾渣上，可通过吸附和沉淀两大作用去除水中砷，极大的提高了不锈钢尾渣的除砷能力。

本发明的有益效果：

本发明制备的吸附材料制备过程非常简单，将不锈钢尾渣和化学纯FeCl₃混合、浸泡即可，能耗低，原料成本低。