[发明专利]磁性复合砷吸附剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及化学组合物的制备方法及其应用，更具体的说涉及是磁性复合砷吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

长期饮用富砷的水可导致癌症和其他疾病。天然水体中的砷主要以无机的五价砷（砷酸及其盐）和三价砷（亚砷酸及其盐）的形态存在。在地下水中，三价砷占主导地位的情况更加常见（Smedley P L,Kinniburgh D G.A review of the source,behaviour and distributionof arsenic in natural waters[J].Applied Geochemistry,2002,17(5):517-568.）。三价砷比五价砷具有更强的毒性（Korte N E,Fernando Q.A review of arsenic(III)in groundwater[J].CriticalReviews in Environmental Control,1991,21(1):1-39.），且三价砷在pH<9.2时，均以不带电荷的亚砷酸中性分子态为主要形态，因缺乏与固相的静电引力而比五价砷更难去除。

无定形铁锰复合氧化物是一种去除水中三价砷的优良材料，它以无定形三价铁氧化物和无定形四价锰氧化物为主要成分，其中锰氧化物可将水中的三价砷氧化为五价砷，而五价砷可通过内核配位作用被牢固地吸附到无定形三价铁氧化物上，并在常见浓度范围的硫酸根和腐殖酸共存时去除率不受明显影响，从而实现水中三价砷的选择性去除。（Zhang GS,Qu J H,Liu H J,et al.Preparation and evaluation of a novel Fe-Mn binary oxide adsorbent foreffective arsenite removal[J].Water Research,2007,41(9):1921-1928;Zhang G S,Qu J H,LiuH J,et al.Removal mechanism of As(III)by a novel Fe-Mn binary oxide adsorbent:Oxidationand sorption[J].Environmental Science & Technology,2007,41(13):4613-4619.）但是，这种无定形铁锰复合氧化物的粒径范围在微米级，分散到水中后可形成纳米到微米级的细颗粒，处理完成后难以实现直接与水分离，通常需要借助过滤等手段，因粒径小的原因压降很大，需要消耗大量的能量。分离困难极大限制了无定形铁锰复合氧化物在水处理中的应用。

磁性纳米颗粒可在外加磁场的条件下，方便快捷地从液相中分离，通过物理和化学手段，可实现以纳米级Fe₃O₄或γ-Fe₂O₃为磁性内核在其表面包覆所需主体功能组分的复合材料，从而实现对污染物的去除并方便快捷地从液相中磁性分离，实现材料的反复利用。但现有技术未有公开报道可磁性分离的以无定形铁锰复合氧化物为主要功能组分的复合吸附剂的制备方法，亦无报道其在去除水中三价砷的应用。中国专利CN102188949A（2011.09.21）公开了可磁性分离的以无定形二氧化锰为主功能组分的复合吸附剂的制备方法和去除水中三价砷的应用，但该复合吸附剂因不含无定形三价铁氧化物，主功能组分不是铁锰复合氧化物。中国专利CN100509137C（2009.07.08）公开了一种以铁锰复合氧化物为主功能组分以硅藻土为载体的复合吸附剂，但该吸附剂不是可磁性分离的纳米级吸附剂。文献（Hong R Y，Zhang S Z,Di G Q,et al.Preparation,characterization and application ofFe₃O₄／ZnO core/shell magnetic nanoparticles[J].Materials Research Bulletin,2008,43(8–9):2457-2468.）公开了一种以纳米四氧化三铁为磁性核心在其表面包覆氧化锌的纳米复合材料制备方法，但其主功能组分是氧化锌而不是铁锰复合氧化物，其用途为光催化领域而不是用于去除水中的砷。

发明内容

本发明克服现有技术中存在的不足之处，而提供制备条件温和、复合吸附剂安全稳定的磁性复合砷吸附剂的制备方法及其应用。

本发明通过如下方式来实现：磁性复合砷吸附剂的制备方法，包括如下顺序的四个步骤：