[发明专利]一种去除水中有毒元素砷的吸附剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附剂及其应用，尤其涉及一种去除水中有毒元素砷的吸附剂及其应用，属水处理技术领域。

背景技术

砷是一种环境中普遍存在、毒性强、可致癌的元素。有研究表明，长期接触砷，即使是很低的浓度也可以引起生物体的病变。长期接触和饮用被砷污染的水体，会引起肺癌、肝癌和皮肤癌等。为了最小化砷的危害，世界卫生组织（WHO）规定饮用水的砷含量不得超过10μg/L。所以，去除水体中的砷对保护生态环境和人类健康都具有十分重要的意义。

目前，去除水体中的砷主要方法有混凝沉淀法、离子交换法、膜处理法和吸附法。其中吸附法被认为是最有前途的方法，这是因为吸附法具有其他方法不具备的有点，如：操作简单、成本效益好等。用多元复合氧化物修饰粉煤灰做吸附剂是近几年来比较流行的方法。这种方法利用到粉煤灰的多孔性和比表面积大的特点，同时使粉煤灰变废为宝，妥善处理电厂固体废弃物。而且多元复合氧化物比一元氧化物修饰可得到更好的吸附效果。因为粉煤灰比较廉价，多元复合氧化物修饰方法简单，吸附容量较高，处理效果理想。所以这种制备吸附剂的方法可以广泛使用。但是粉煤灰自身对水溶液中五价砷的饱和吸附容量不高，处理效果不好，解决这一问题、以充分利用粉煤灰，是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术之缺陷、提供一种去除水中有毒元素砷的吸附剂，所述吸附剂对砷的吸附容量高、处理效果好。此外，本发明还要进一步提供所述吸附剂的应用。

本发明所述技术问题是由以下技术方案实现的。

一种去除水中有毒元素砷的吸附剂，所述吸附剂由锆锰复合氧化物对酸洗后的粉煤灰进行修饰而得。

上述吸附剂，所述锆锰氧化物由ZrOCl₂·8H₂O和MnSO₄·H₂O制备而成，两者的摩尔比在1:4至3:2。

上述吸附剂，所述酸洗后的粉煤灰的粒径为小于60μm，并经弱酸进行预处理；所述弱酸进行预处理具体为：将粉煤灰加入去离子水，200r/min条件下搅拌，用2 mol/L稀硝酸调节溶液pH=2，同时维持pH恒定，保持200r/min转速搅拌1h，将搅拌后的溶液过滤，反复冲洗直到冲洗后的溶液pH为6.5-7.5为止，在105℃下真空干燥6 h，即得酸洗后的粉煤灰。

上述吸附剂，所述锆锰复合氧化物对粉煤灰进行修饰的过程为：在水溶液中加入氧氯化锆和硫酸锰生成锆锰氧化物，再加入弱酸处理后的粉煤灰，使锆锰氧化物沉积到粉煤灰表面，即得吸附剂。

上述吸附剂，所述用锆锰复合氧化物对粉煤灰进行修饰的过程具体为：将氧氯化锆和硫酸锰加入到水溶液中，在200r/min搅拌的情况下用1 mol/L 的氢氧化钠调节pH=7.5，持续搅拌1h，然后加入清洗后的粉煤灰，粉煤灰的量与溶液的固液比1:20 (g/mL)，继续搅拌0.5h，待反应完成后静止24小时老化，过滤，用去离子水反复冲洗粉煤灰直到冲洗后的溶液的pH为7-8，收集修饰后的粉煤灰，在真空干燥箱内、以80 ℃温度真空干燥4小时，即得能够吸附水中有毒元素砷的吸附剂。

一种利用吸附剂去除污染水中砷酸根离子的方法，所述方法利用上述吸附剂，在pH为3-5的条件下进行砷酸根离子的吸附，吸附温度为20-60℃，吸附时间为30min-120min。

上述方法，当水中砷离子的浓度范围为0.05-50μg/mL，吸附剂与污染水的重量比为1:2500。

本发明所述的去除水中有毒元素砷的吸附剂，其优点在于：（1）它利用电厂固体废弃物粉煤灰为原材料制备高效砷吸附剂，达到以废治废、变废为宝的目的；（2）制备过程简单易行，成本低廉；（3）负载后的粉煤灰对污染水中砷酸根离子的吸附能力强，吸附容量较高（在溶液pH为 3-5，震荡2 h，吸附剂量1 g/L，初始浓度10 μg/mL时，砷的去除率可达93.81% - 98.08%；在溶液pH= 3，震荡20 h，吸附剂量1 g/L，初始浓度50 μg/mL时，饱和吸附容量为38.36 mg/g）。

附图说明

图1   酸洗粉煤灰的扫描电子显微镜（SEM）照片；

图2   负载锆锰复合氧化物粉煤灰材料扫描电子显微镜（SEM）照片。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1  酸洗粉煤灰