[发明专利]高效除砷复合吸附剂的制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种水处理用除砷吸附剂的制备和与其相适应的除砷应用方法。本发明的除砷吸附剂及配套方法，能有效去除原水中过量的砷，有效控制净化水中砷含量。

技术背景  砷是一种致癌物，也是一种诱导有机体突变的物质，它能对人体免疫系统产生危害。天然条件下地下水砷异常富集已经威胁世界数亿居民的身体健康。此外，人类生产技术活动排放的砷进入水环境后，加剧了砷对人体健康的危害。长期饮用高砷水(砷含量大于50μg/L)可导致慢性砷中毒(包括体弱、疲乏、记忆力下降、皮肤角化、指甲凹陷、躯干色素异常、多发性神经炎、听觉系统损伤等)，提高人体癌症(比如皮肤癌、膀胱癌和前列腺癌等)发病率。我国大陆受饮用水砷影响的人口达400万，且主要集中在经济欠发达的西北地区，比如新疆、内蒙古、山西等。降低饮用水砷含量是减少这些症状发病率的根本途径。目前，用于水质除砷的技术主要是混凝沉淀技术和吸附技术。混凝沉淀技术相对较为成熟，但会产生大量化学污泥，这些污泥的处理和处置相对困难，处理不当可产生二次污染。在吸附技术中，目前采用的吸附剂主要为活性氧化铝和活性炭等，这些吸附剂存在着价格昂贵、吸附容量低或者吸附剂溶出等问题。

发明内容

本发明采用价格低廉的天然菱铁矿和天然赤铁矿为原料，两种天然矿物材料按照一定比例混合即可得到所需要的饮用水除砷复合吸附剂。该复合吸附剂成本低、清洁无毒、吸附能力强、性能稳定、使用寿命长。其主要技术内容是：将天然菱铁矿和天然赤铁矿粉碎，分别得到它们的最佳粒径，将两种最佳粒径的吸附剂以一定比例混合，所得到复合吸附剂可有效去除水中砷的阴离子(包括砷酸根和亚砷酸根)。

具体实施方法  高效除砷复合吸附剂的制备和应用方法如下：

1、高效除砷复合吸附剂的制备方法

采用的天然菱铁矿由75-80％菱铁矿、15-20％针铁矿以及1-5％黄铜矿组成，天然赤铁矿由80-86％赤铁矿、3-5％针铁矿、1-5％菱铁矿以及1-5％云母组成。经粉碎加工形成最佳吸附粒径，其中天然菱铁矿为0.10-0.50mm，天然赤铁矿为0.25-1.00mm。高效除砷复合吸附剂由0.10-0.50mm天然菱铁矿颗粒与0.25-1.00mm天然赤铁矿颗粒均匀混合而成，混合而成的复合吸附剂各组分重量百分比为：天然菱铁矿60-80％；天然赤铁矿20-40％。

2、除砷方法

静态除砷方法：取一定体积某种浓度的含砷水，如水样为碱性，则调节pH值至中性或弱酸性，按复合除砷吸附剂与含砷水质量比为1∶500投加复合吸附剂，每8小时搅拌2分钟，24小时后静置沉降，上清液为被处理含砷水。

动态除砷方法：取复合吸附剂填充于内径为3cm的吸附柱内，柱内吸附层高15cm。将待处理含砷水从柱底部匀速加入柱内，待顶部出水含砷超过允许出水浓度则停止进水。

除砷实例1(静态)取50mL含五价砷(As(V))1000μg/L、Na⁺＝0.01mol/L、pH＝6.8的待处理水样，投加复合除砷剂0.1g，在20℃条件下，静置24小时(每8小时搅拌2分钟)，离心取上清液测定As(V)含量为50μg/L，吸附去除率达95％。

除砷实例2(动态)将含五价砷(As(V))1000μg/L、Na⁺＝0.01mol/L、pH＝6.8的待处理水样以2.15mL/min的流速连续通过内径为3cm、吸附层高15cm的吸附柱，流出水样300L，出水含砷量仍未超过10μg/L，可作为安全饮用水。