[发明专利]一种除砷吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种除砷吸附剂及其制备方法，该吸附剂由四方纤铁矿纳米棒和碳纤维气凝胶复合而成，其中四方纤铁矿纳米棒与碳纤维气凝胶质量比为(1‑5):(5‑30)。本发明所制备的除砷吸附剂对三价砷和五价砷的去除率分别达到了99.3％和92.7％以上，对砷的去除效果好；将除砷吸附剂填充至填充柱中，第一个循环可处理三价含砷废水353BV，可处理五价含砷废水1370BV，进行到第五个循环，仍可处理三价含砷废水350BV，可处理五价含砷废水1350BV，不仅对含砷废水的处理效率高，而且除砷吸附剂可以循环使用，可有效降低成本。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种除砷吸附剂及其制备方法。

背景技术

废水中的砷主要以五价砷和三价砷存在，具有高度稳定性和毒性，对生态环境和人类健康都有极大危害。传统沉淀和膜分离等方法很难实现砷的去除，吸附法是一种比较有效的除砷的方法。目前常见的吸附剂是活性炭和金属氧化物颗粒。活性炭比表面积较大，填充到填充柱中，水流速度较快，水处理效率高，但是活性炭成本较高，对砷的吸附性较小，对废水中的砷去除作用效果较差。金属氧化物纳米颗粒对砷吸附能力强，尤其低成本的纳米氧化铁；但是金属氧化物纳米颗粒在水中容易聚集，大幅削弱其对砷吸附容量；而且金属氧化物纳米颗粒一般是粉末状，填充至填充柱中，水流速度极慢，水处理效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种砷吸附容量高，水处理效率高的除砷吸附剂及其制备方法。

本发明这种除砷吸附剂(Fe-NRs-CFA)是由四方纤铁矿纳米棒和碳纤维气凝胶(CFA)复合而成，其中四方纤铁矿纳米棒(Fe-NRs)与碳纤维气凝胶(CFA)质量比为(1-5):(5-30)。

优选的，所述的除砷吸附剂中四方纤铁矿纳米棒(Fe-NRs)与碳纤维气凝胶(CFA)质量比为1:(2-10)。

进一步优选，所述的除砷吸附剂中四方纤铁矿纳米棒(Fe-NRs)与碳纤维气凝胶(CFA)质量比为1:5。

这种除砷吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

1)棉花用水洗干净，进行干燥；接着在氮气气氛下进行煅烧，得到碳纤维气凝胶(CFA)；

2)将碳纤维气凝胶、三氯化铁、硫酸钠混合均匀，放入到水中，然后在设定温度下进行反应，反应完成后，过滤分离，去除滤液后，得到反应产物，将反应产物进行洗涤和干燥后，得到除砷吸附剂(Fe-NRs-CFA)。

所述步骤1)中，煅烧温度为550-800℃，煅烧时间为1.5-2.5h。

所述步骤2)中，碳纤维气凝胶、三氯化铁、硫酸钠的质量比为2.5:(2.7-16):(1.6-10)；碳纤维气凝胶与水的质量体积比为(2.5-7.5):600；设定温度为100-150℃；反应时间为4-7h。

所述砷吸附剂在去除含砷废水中的应用。

本发明砷吸附剂使用时，首先调节含砷废水的pH至4-9，然后将除砷吸附剂加入到含砷的水溶液中，进行搅拌反应除砷；或将除砷吸附剂填充至填充柱，让含砷废水流经填充柱，实现砷的去除。

本发明的有益效果：本发明将四方纤铁矿纳米棒负载于碳纤维气凝胶上，得到了一种除砷吸附剂，避免了纳米棒团聚而导致的砷吸附容量下降的缺陷，本发明的除砷吸附剂对三价砷和五价砷的去除率分别达到了98.1％和92.7％以上，对砷的去除效果好；将除砷吸附剂填充至填充柱中，第一个循环可处理三价含砷废水353BV，可处理五价含砷废水1370BV，进行到第五个循环，仍可处理三价含砷废水350BV，可处理五价含砷废水1350BV，不仅对含砷废水的处理效率高，而且除砷吸附剂可以循环使用，可有效降低成本。

附图说明