[发明专利]一种活性炭负载羟基氧化铁复合吸附剂及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于水体净化处理技术领域，具体涉及一种活性炭负载羟基氧化铁复合吸附剂及其制备方法与应用，所述复合吸附剂用于去除水中溴酸盐。所述羟基氧化铁为β-FeOOH。

背景技术

溴酸盐对人体的毒害作用很强，被国际癌症组织(International Agency for Reserch on Cancer，IRAC)定义为2B级潜在致癌物质。2004年，世界卫生组织(World Health Organization，WHO)将《饮用水水质标准》中溴酸盐的允许浓度从25μg/L下调到10μg/L；我国现行的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)也规定溴酸盐的限值为10μg/L。

臭氧-生物活性炭处理技术对改善饮用水水质具有明显的效果，但是，当原水中存在一定浓度的溴离子时，在臭氧化过程中就会生成常规水处理工艺难以去除的溴酸盐。尽管臭氧化净水工艺能够大幅度削减常规污染物,但同时也使溴酸盐成为影响居民身体健康的潜在威胁。因此严格控制去除饮用水中溴酸盐的技术方法引起了人们的密切关注。

溴酸盐的去除方法主要包括分解法、膜处理法、化学还原去除法、活性炭去除法、催化加氢去除法等。其中,膜处理法中的反渗透法耗能高,且反渗透膜价格昂贵,膜易被污染；纳米零价铁虽然去除溴酸盐效率高，但其不易回收，操作环境要求严格；生物降解法周期长；活性炭吸附还原法效率低。因此,开发新型高效的溴酸吸附还原材料,仍然是目前控制饮用水中溴酸盐含量的研究重点。

发明内容

为了解决现有去除水中溴酸盐的方法去除效果不好和使用材料昂贵及活性炭吸附效率低等缺陷的问题，本发明提供了一种活性炭负载羟基氧化铁复合吸附剂及其制备方法。本发明将活性炭通过酸化和煅烧活化后，活性炭表面出现许多微孔，比表面积增大，不仅β-FeOOH负载率高，而且呈纺锤状均匀分布在活性炭表面上。本发明所制备的复合吸附剂对水中溴酸盐具有极好的去除率，成本低廉。

本发明的再一目的在于提供上述活性炭负载羟基氧化铁复合吸附剂的应用，所述复合吸附剂用于去除水中溴酸盐。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种活性炭负载羟基氧化铁复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)活性炭预处理

将活性炭进行酸化处理，换水煮沸，洗涤，换水煮沸，如此重复，直至活性炭经洗涤后滤液澄清透明，烘干，高温煅烧，得到预处理的活性炭；

(2)将预处理的活性炭与FeCl₃溶液分散均匀，密封，于90～150℃浸润反应10～24h，洗涤，干燥至恒重，得到活性炭负载羟基氧化铁复合吸附剂。

步骤(1)中所述酸化处理的条件为先超声处理10～40min，密封，搅拌10～36h；所述酸化处理的酸为醋酸溶液，其质量浓度为40％～70％；所述高温煅烧的温度为400～600℃；所述超声功率为100～300W

步骤(1)中所述煮沸中每次煮沸的时间为10～20min；所述烘干的温度为60～80℃；

步骤(2)中所述FeCl₃溶液的浓度为0.001～0.4mol/L，优选为0.001-0.05mol/L；

步骤(2)中所述分散均匀是指搅拌10～15min。

步骤(2)中所述干燥的温度为60～100℃。

所述活性炭负载羟基氧化铁(β-FeOOH)复合吸附剂用于去除饮用水中的溴酸盐。

所述应用的具体步骤为：向含有溴酸盐的水体中加入活性炭负载羟基氧化铁复合吸附剂，在pH为2.0～12.0的条件下吸附还原水体中的溴酸盐，吸附时间为6～24h，收集活性炭负载羟基氧化铁(β-FeOOH)复合吸附剂。所述吸附还原的温度为28～50℃，吸附还原的时间优选为12～24h；所述pH优选为2～6；

所述活性炭负载羟基氧化铁复合吸附剂的用量为含有溴酸盐的水体质量0.000006～0.0005倍，优选为0.00004～0.0003；

所述水体中溴酸盐的初始浓度为100～1000μg/L。

活性炭负载β-FeOOH复合吸附剂对于水中溴酸盐去除率比单一活性炭高80％左右，随着溶液pH值的减小和温度的升高溴酸盐的去除率逐渐增大，水中其他阴离子会不同程度影响溴酸盐的去除。溴酸盐的吸附是指每克吸附剂吸附溴酸盐的含量,溴酸盐的去除率是指被吸附的溴酸盐浓度与初始浓度的比值。