[发明专利]一种活性炭负载生物除砷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性炭负载生物材料的制备方法。

背景技术

砷是广泛分布于自然界中的一种剧毒非金属元素，常以化合物形态存在，其中两种最主要的也是毒性最强的形态分别是砷(III)和砷(V)的化合物。砷(V)即砷酸盐，包括AsO₄^3-，HAsO₄^2-和H₂AsO₄^-，砷(III)即亚砷酸盐，包括AsO₂^-，As(OH)₃，As(OH)₄^-，AsO₂OH^2-，和AsO₃^3-。砷和砷的化合物摄入人体后都能够引发各种疾病，在中国的台湾、内蒙古和新疆、智利、墨西哥、印度和巴基斯坦等地有大量人群因摄入天然地下水中的砷而发生砷中毒。

随着地下水砷污染导致的健康问题备受关注，针对含砷水体的处理技术已经成为目前环境领域急需解决的问题。目前，较常用的废水处理技术包括化学沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离和生物法等，其中吸附技术是一种比较成熟的技术，因其具有简单易行、成本低的优点而受到广泛关注，其技术核心是吸附材料的选择和制备。现有的除砷吸附材料包括人工合成吸附材料和天然吸附材料。人工合成吸附材料的种类比较多，主要包括金属盐类(如铁盐和铝盐)、金属氧化物、零价金属纳米材料、稀土基复合材料等，这些材料吸附容量相对较大，但是制备成本偏高，且有些吸附材料中添加的稀有元素和过渡元素增加了健康风险。在目前已见报道的天然吸附材料中，比较常见的有活性炭、椰子壳、改性高岭土、改性蒙脱石等，它们具有制备成本低的优点，但是实际应用通常受到吸附容量有限、除砷效率低的限制。因此现有人工合成除砷吸附材料存在制备成本高的问题，现有的天然除砷吸附材料存在吸附容量低，除砷效果差的问题。

发明内容

本发明目的是要解决现有人工合成除砷吸附材料存在制备成本高的问题，现有的天然除砷吸附材料存在吸附容量低，除砷效果差的问题，而提供一种活性炭负载生物除砷材料及其制备方法。

一种活性炭负载生物除砷材料是在煤质无定形活性炭颗粒表面负载复合型生物絮凝剂制备而成，其中所述复合型生物絮凝剂的负载量为1％～3％。

一种活性炭负载生物除砷材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、首先在搅拌速度为80rpm～120rpm将复合型生物絮凝剂均匀分散于去离子水中，得到浓度为10mg/mL～25mg/mL的生物絮凝剂分散液；二、采用浓度为0.5mol/L～1.5mol/L NaOH水溶液将浓度为10mg/mL～25mg/mL的生物絮凝剂分散液的pH调节至7.5～8.0；三、将煤质无定形活性炭颗粒加入pH为7.5～8.0的生物絮凝剂分散液中，并在温度为25℃～35℃、搅拌速度为40rpm～60rpm下搅拌18h～30h，然后在温度为25℃～35℃下静置42h～54h，即得到含有负载后的活性炭颗粒的静置液；四、采用过滤的方法将负载后的活性炭颗粒分离出来，并采用去离子水洗涤3～5次，然后在50℃～60℃下真空干燥10h～14h，即得到复合型生物絮凝剂的负载量为1％～3％的活性炭负载生物除砷材料；步骤三中所述加入的煤质无定形活性炭颗粒与步骤一中所述的复合型生物絮凝剂的质量比为(9～11)∶1。

本发明的优点：一、与单一的生物絮凝剂相比，在相同用量情况下，本发明所涉及的活性炭负载生物除砷材料具有更好的分散性，利于其吸附功能的发挥；二、由于复合型生物絮凝剂和煤质无定形活性炭具有不同性质的吸附点位，且对水体中的悬浮物质及部分溶解性物质均具有很好的吸附能力，因此本发明具有比单一生物絮凝剂或单一活性炭更为广泛的吸附对象；三、与现有天然除砷材料相比，本发明的活性炭负载生物除砷材料具有吸附容量高和除砷效果好的优点；四、由于活性炭和本发明所涉及的复合型生物絮凝剂均为制备成本低和无二次污染的材料，且本发明的活性炭负载生物除砷材料制备过程简单，因此其具有制备成本低和环境友好的特点；五、本发明的活性炭负载生物除砷材料在水溶液中容易分离，吸附操作更为简单，降低水处理过程的成本，具有更广泛的应用前景。

附图说明

图1是现有煤质无定形活性炭颗粒500倍的电镜扫面图；图2是试验一制备的活性炭负载生物除砷材料500倍的电镜扫面图。

具体实施方式