[发明专利]一种同时去除水中砷磷氟的纳米药剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种同时去除水中砷磷氟的纳米药剂，按重量百分比包括以下组分：常规金属盐0.1％－99.7％；钛盐0.1％－99.7％；稀土盐0.1％～99.7％；壳聚糖衍生物0.1％－99.7％。该药剂与水中可溶性砷、磷和氟反应后形成的不溶化合物的溶度积极低，进而能够有效提高水中砷、磷和氟的不溶性，形成不溶物的颗粒和比重大，可同时去除水中砷、磷和氟污染物质；本发明还提供了该种纳米药剂的制备方法，该工艺通过将常规金属盐、钛盐、稀土盐和壳聚糖盐晶体分别配制成溶液并均匀混合、烘干结晶、纳米研磨等简单的操作工艺就能成功制备出一种水中同时除砷除磷除氟的纳米药剂，且合成产出率高、工艺易操作、方法易于推广、生产成本低、药剂投加量少、形成污泥量少。

技术领域

本发明属于纳米新材料及环保治理技术领域，特别涉及一种同时去除水中砷磷氟的纳米药剂，还涉及其制备方法。

背景技术

砷是一种对人体及其它生物体有毒害作用的物质。三价砷较五价砷的毒性强，有机砷化合物又比无机砷化合物的毒性更强,它们可在人体内积累，都是致癌、致畸物质。由于人类取水灌溉、采矿、特别是打井取水饮用等活动，以及受各地区的生态环境和气候影响，地球表层中砷化合物以砷酸盐及亚砷酸盐等形式大量溶入地表水中，带来了严重的砷污染问题。目前，我国《地表水环境质量标准》GB 3838-2002中三类水的要求的砷标准为0.05mg/L。我国政府于1994年正式将砷中毒列为重点防治的地方病进行管理，直至目前，已有至少10个省、自治区发现了饮水型砷中毒，随着调查研究的逐步深入，中国饮水型砷中毒病区还在逐年扩大。三价砷和五价砷在水溶液中有亚砷酸(H₃AsO₃)、亚砷酸根(H₂AsO^3-、HAsO₃^2-、AsO₃^3-)、砷酸(H₃AsO₄)和砷酸根(H₂AsO^4-、HAsO₄^2-、AsO₄^3-)等存在形式，其中H₃AsO₃、H₂AsO^3-是三价砷的主要存在形式，H₂AsO^4-、HAsO₄^2-是五价砷的主要存在形式。目前，水中砷的去除方法主要有铁盐混凝沉淀、活性氧化铝吸附过滤、离子交换和反渗透等方法。使用传统的铁盐混凝沉淀或活性氧化铝吸附过滤虽然可以获得较高的除砷率,但形成的金属沉淀不易处理,容易造成二次污染。离子交换法也可以有效地去除砷，缺点是水中的悬浮微粒会堵塞交换床，需进行预处理。反渗透法被认为是去除砷最有效的方法，但是运行费用高。专利CN106477781A一种对高砷含量硫酸污水进行加氧除砷的方法、专利CN106242121A一种去除水中砷的复合药剂制备方法以及专利 CN105130048A一种处理水中低浓度砷化物的方法中都提到用钙盐以及三价铁或铝盐去除砷虽然适用于高砷含量污水，但由于溶度积有限以及形成的颗粒物非常细小所以处理后并不能达到《地表水环境质量标准》GB 3838-2002中三类水要求的0.05mg/L。专利 CN103626338A一种共沉淀-离子交换复合工艺处理高浓度碱性含砷矿冶废水的方法中提到采用氯化钙及聚丙烯酰胺进行共沉淀处理但处理后砷含量仍然偏高，需要采用纳米复合材料吸附砷酸根离子，这种情况下导致成本大幅增加，且吸附材料占地面积大。其他专利CN106111081A一种零价铁/壳聚糖修饰的二氧化硅吸附剂及其制备方法和应用、专利CN106457073A具有杰出的砷去除性质的氧化铈(IV)、专利CN106215856A一种饮用水除砷吸附剂及其制备方法和应用以及稀土改性离子交换树脂砷吸附剂的制备及性能研究的期刊论文等相关资料中都是涉及采用吸附的方法。吸附方法在工程实施过程中占地面积非常大而且处理成本高，所以目前实际推广应用案例非常少。而壳聚糖絮凝－超滤法去除水中微量砷的期刊论文中虽也使用壳聚糖絮凝除砷，但单一壳聚糖作为除砷药剂成本过高，所以目前几乎没用应用案例。