[发明专利]一种新型双功能树脂基纳米复合材料制备方法、复合材料及一种水体深度除三价砷的方法

说明书

本发明公开了一种新型双功能树脂基纳米复合材料的制备方法、复合材料及一种水体深度除三价砷的方法，属于饮用水和工业废水及环境功能纳米材料领域。该纳米复合材料以强碱性阴离子交换树脂为原料，以不同配比的(NH₄)₂Ce(NO₃)₆、HNO₃、NaNO₃水溶液为试剂通过反应制得。该纳米复合材料中Ce的固载量为50‑200mg/g。本发明的新型双功能树脂基纳米复合材料兼具催化氧化和吸附双重功能，其具体表现为与H₂O₂协同作用对水体中As(Ⅲ)实现氧化并同步吸附，对水体中微量As(Ⅲ)的去除能力大幅提升，与传统同类型除As(Ⅲ)技术相比，一般提高比例在20倍以上，可以有效地去除水体中的砷，改善水体环境质量。

技术领域

本发明属于饮用水与工业废水处理及环境功能材料领域，更具体地说，涉及一种新型双功能树脂基纳米复合材料的制备方法、复合材料及一种水体深度除As(III)的方法。

背景技术

砷，以无机化合物的形式广泛分布在土壤和岩石矿物中，最常见的含砷矿物包括毒砂 (FeAsS)、雄黄(AsS)和雌黄(As₂S₃)。这些含砷矿物受到自然演变和人为矿物开采的影响，逐渐从非游离态转化成游离态而在地下水中大量存在，造成地下水砷污染。据报道，全世界约有1.4亿人存在着饮用砷污染地下水的问题，受高砷地下水影响的国家包括美国、德国、中国、印度、孟加拉、墨西哥等。长期饮用高砷地下水会诱发皮肤角质化、结膜炎、心血管等疾病，甚至导致皮肤癌、肺癌和肾癌等癌症的发生，严重危害人体健康。因此，许多国家及世界卫生组织都对饮用水中砷的含量制定了严格标准。国际卫生组织、日本、德国、美国和我国先后将砷的饮用水卫生标准由原来的50μg/L调整到现在的10μg/L。饮用水中的砷主要以无机砷酸盐五价砷和亚砷酸盐三价砷的形式存在，与As(V)相比，As(III)是As(V)毒性的10 倍并且地下水体中As(III)常以不带电的H₃AsO₃分子存在难以通过混凝沉淀、吸附等常规方法去除。因此，将三价砷氧化成五价砷是目前推行的去除方法。

化学氧化剂，例如二氧化氯、双氧水、高锰酸钾等被证明可以对三价砷实现氧化。中国专利申请号为03144232.3，申请公布日为2005年3月9日的专利申请文件公开了一种二氧化氯作为氧化剂去除地下水中三价砷的方法，通过投加二氧化氯先将三价砷氧化成五价砷，从而提升混凝或吸附对三价砷的去除。该方法虽然可以有效的氧化三价砷，但是二氧化氯氧化过程会产生大量的卤代消毒副产物，影响水体饮用安全。中国专利申请号为200310106665.2，申请公布日为2005年4月28日的专利申请文件公开了一种高锰酸钾作为氧化剂去除地下水中三价砷的方法，通过投加高锰酸钾将三价砷氧化成五价砷，再用常规方法去除同样实现三价砷的较好去除，然而高锰酸钾的投加会导致水体大量锰离子的存在，影响饮用水水质。中国专利申请号为200310107197.0，申请公布日为2005年6月8日的专利申请文件公开了一种双氧水作为氧化剂去除地下水中三价砷的方法，与二氧化氯和高锰酸钾相比，双氧水是更加绿色的氧化剂，但是单纯的双氧水氧化As(III)，效率太低，氧化剂投加量过大。