[发明专利]一种吸附三价砷的铁铝复合材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及水中三价砷的吸附领域，具体涉及一种铁铝复合材料。

背景技术

砷作为第一类致癌物质，不仅是有害的微量元素，而且对人体各个系统器官都存在着不同程度的危害。相比于五价砷，三价砷的毒性更大，且在处理上也更困难。常见的水中砷的处理方法一般有沉淀法、吸附法、氧化法、离子交换法、生化法等。相比于其他方法，吸附法由于其简单易行、成本低、适宜处理水量大浓度低的含砷废水，而得到广泛的关注。目前研究较多的除砷吸附材料主要有金属矿物、工农业废弃物、树脂类吸附剂、炭类吸附剂、生物吸附剂以及复合吸附剂。从吸附效果来看生物吸附剂及金属矿物材料尤其是铁、锆、锰等金属矿物材料对三价砷吸附效果较好。

前期通过对陶粒、酸改活性炭、水滑石、四氧化三铁、矿物类合成材料的筛选实验发现其对三价砷的吸附效果不太理想。通过查阅文献发现砷能够被α-Al₂O₃很强的吸附(如Halter和Pfeifer(2001)初步研究了α-Al₂O₃对五价砷的吸附作用)。但国内对铝作为吸附剂吸附三价砷的研究相对较少。因此，研究铁铝复合材料对三价砷的吸附，对处理水中三价砷具有一定的研究指导意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种吸附水中三价砷的铁铝复合材料。本发明所述的铁铝复合材料由如下方法制备而成：

1)向七水合硫酸亚铁溶液中按亚铁和过氧化氢的物质的量之比为1:0.8～1.2加入过氧化氢溶液，反应后得混合溶液；

2)向所述混合溶液中按铁铝的物质的量之比为1：0.15～1.5加入锻烧后的三氧化二铝，得铁铝混合液；

3)将所述铁铝混合液进行恒温振荡、干燥、研磨后得所述铁铝复合材料；

将所述混合溶液或铁铝混合液的pH调节至5.5～6.5。

优选的，将所述混合溶液的pH调节至5.5～6.5。

所述三氧化二铝的煅烧方法为，将三氧化二铝在950～1050℃下煅烧1～4h，过80～120目筛。在这种条件下煅烧三氧化二铝，可最大限度地增加三氧化二铝的比表面积，提高其吸附性能。

在所述七水合硫酸亚铁溶液的配制过程中，称取一定量的FeSO₄·7H₂O溶于蒸馏水中后，微热使其溶解为浅绿色溶液。

所述过氧化氢溶液的质量浓度为25～35％。

所述振荡的条件为所述铁铝混合液在20～30℃下，120～180r/min振荡22～26h。在这种条件下进行振荡，可实现铁和铝的充分接触，有利用形成性能良好的铁铝复合材料。

将研磨后的铁铝复合材料过150～200目的筛。过150～200目筛的复合材料具有较大的比表面积，既可实现对砷的充分吸附，还不会因为颗粒过小而影响沉降性。

优选的，本发明所述的复合材料由如下方法制备而成：

1)向七水合硫酸亚铁溶液中按亚铁和过氧化氢的物质的量之比为1:1加入过氧化氢溶液，反应后得混合溶液，将所述混合溶液的pH调节至6；

2)向所述混合溶液中按铁铝的物质的量之比为1：0.15～0.25加入锻烧后的三氧化二铝，得铁铝混合液；

3)将所述铁铝混合液在24～26℃下，140～160r/min振荡22～26h，然后在102～108℃下干燥至恒重，研磨后过180目筛得所述铁铝复合材料；

所述三氧化二铝的煅烧方法为，将三氧化二铝在950～1050℃下煅烧3～5h，过100～180目筛；

所述过氧化氢溶液的浓度为25～35％。

进一步优选，本发明所述的复合材料由如下方法制备而成：

1)向七水合硫酸亚铁溶液中按亚铁和过氧化氢的物质的量之比为1:1加入过氧化氢溶液，反应后得混合溶液，将所述混合溶液的pH调节至6；

2)向所述混合溶液中按铁铝的物质的量之比为1：0.2加入锻烧后的三氧化二铝，得铁铝混合液；

3)将所述铁铝混合液在24～26℃下，140～160r/min振荡22～26h，然后在102～108℃下干燥至恒重，研磨后过180目筛得所述铁铝复合材料；

所述三氧化二铝的煅烧方法为，将三氧化二铝在950～1050℃下煅烧3～5h，过100～180目筛；

所述过氧化氢溶液的浓度为25～35％。