[发明专利]一种砷吸附剂的制备及处理废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够处理含砷废水的纳米多孔氧化锆材料的合成方法及其使用方法。尤其涉及一种能够去除水中砷且能够再生的新材料。

背景技术

砷在自然界中广泛存在。砷毒性巨大，在水体中有As(Ⅴ)和As(Ⅲ)两种形态。世界卫生组织（WHO）推荐饮用水中的砷浓度标准为0.01 mg/L[S. R. Kanel, et al. Environ. Sci. Tehnol.,2005]，我国的饮用水砷含量标准为0.05 mg/L。目前，砷污染已经非常普遍，在澳大利亚、加拿大、美国、日本和阿根廷等国都出现了砷中毒事件，而我国近几年也成为砷污染严重的国家，仅2008年就在贵州独山县、湖南辰溪县、广西河池、云南阳宗海、河南大沙河发生五起砷污染事件。砷污染一旦形成，就会通过食物链或地下水、地面水进入人体或其它生物体严重危害人类健康和整个生态环境。

目前常用的去除水中砷酸根或亚砷酸根的方法有沉淀法、膜处理法、吸附法、生物法、离子交换法、氧化法和电絮凝法等。其中吸附法简单易行、去除效果好、能循环利用，加之吸附剂来源广泛，价格低廉而广泛受到关注。传统的砷吸附剂有活性炭、矿物材料、金属氧化物、工业废弃物等。但是，现有的砷吸附剂因价格昂贵、吸附容量低、循环利用率低，再生困难或再生后使用效果不理想，使得其实际应用受到一定限制。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种砷吸附剂的合成。该砷吸附剂具有纳米中孔结构，能够有效地处理废水中的砷酸根和亚砷酸根，且能够在处理废水后再生利用。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种砷吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

1）将C12～C16烷基硫酸钠溶于水中后，加入正丙醇锆，充分搅拌，将pH调到3，继续搅拌30min，室温下静置20h, 所述正丙醇锆在水溶液中发生水解反应：(C3H7O)4Zr+4H2O→Zr(OH)4+4C3H7OH；

2）将步骤1）所得产物转入到80℃油浴中处理120h后，用异丙醇溶液抽滤洗涤，获得滤出物；

3）将步骤2）所获得的滤出物在110℃下干燥12h，然后在550℃下煅烧3h，获得砷吸附剂，所述砷吸附剂是具有中孔孔道结构的氧化锆。

本发明的另一目的是提供一种采用上述方法制备的砷吸附剂来处理含砷废水的方法。该方法包含一个“再生”的步骤，使得所述砷吸附剂能够循环多次利用。

一种采用砷吸附剂处理含有砷酸根和/或亚砷酸根的废水的方法，所述砷吸附剂是具有中孔孔道结构的氧化锆,所述孔道内存在H⁺和SO₄^2-。包括以下步骤：

1）吸附：将砷吸附剂按1g/L固液比投入含有砷酸根和/或亚砷酸根的废水中，处理24h；

2）过滤：将经过步骤1）处理的废水过滤，获得滤出物；

3）再生：将步骤2）所得滤出物按固液比为1g/L加入浓度为1mol/L的硫酸中，处理24h后，将产物滤出后，在500℃下煅烧3 h，重新获得所述砷吸附剂。

本发明的优点是毋庸置疑的，所公开的砷吸附剂是一种新的纳米材料，其孔道中有氢离子和硫酸根离子，可以和废水中的砷酸根或亚砷酸根发生上述离子交换反应，从而有效吸附水体中的砷。该材料合成方法简单，合成条件温和，适用于大规模工业生产。另外，该材料中，氧化锆具有纳米和中孔结构，比表面积大，容易洗脱再生，使得处理废水的效率高，材料能够循环利用。

附图说明

图1为砷吸附材料的N2吸-脱附等温线；

图2为砷吸附材料的BJH孔径分布；

图3为砷吸附剂的红外光谱图；

图4为砷吸附剂的扫描电镜图；

图5为砷吸附剂的NH3-TPD图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，作出各种替换和变更，均应包括在本发明范围内。

实施例的方案是：一种砷吸附剂的制备方法，包括以下步骤：