[发明专利]一种同步高效去除水中As(III)和Cr(VI)的载铁活性炭、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种同步高效去除水中As(III)和Cr(VI)的载铁活性炭、制备方法及其应用，采用的是恒温浸润法，选取合适的活性炭粉为原料，经过稀硝酸预处理，先与铁盐溶液充分浸渍12h后，再加入一定量的高铁酸钾缓冲溶液继续震荡12h，固液分离将所得固体清洗后在适当温度下熟化后研磨，在活性炭改性载铁过程中，不同价态铁盐的化学反应将创新性地在活性炭表面及内部原位生成丰富的铁氧化物，极大提高了对As(III)和Cr(VI)的去除效果，回收处理后可重复使用，既提高了对As(III)和Cr(VI)的同步高效去除，又解决了在吸附法中活性炭极细的颗粒粒径导致其在实际应用中水头损失过大，固液分离困难，易造成构筑物管道或设备堵塞，限制了其工业化应用的问题。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种同步高效去除水中As(III)和Cr(VI)的载铁活性炭、制备方法及其应用。

背景技术

砷及砷化物(As)是诸多权威机构所公认的致癌物，人类长期接触和饮用砷超标的水会引起各种急慢性中毒，甚至会面临患皮肤癌、膀胱癌等各类疾病的危险。水源水中的砷一般以三价砷As(III)和五价砷As(V)两种价态存在，其中As(III)比As(V)的毒性高出60倍左右。含铬(Cr)废水的主要来源包括皮革鞣制、电镀、纺织印染、原子能发电厂、冶金采矿等众多工业行业的废水。Cr在自然界中多以氧化物的状态存在，Cr(II)、Cr(III)、Cr(VI)为其主要的氧化价态，其中Cr(VI)是对人类健康威胁最大的8种化学物质之一，属于重金属污染物。目前，对含砷废水的处理技术主要有吸附法、氧化与沉淀法、膜分离法、阴阳离子交换法。而对含铬废水的主要处理技术包括吸附法、化学还原法、钡盐沉淀法、电化学法、膜分离法、离子交换法和生物修复法等。

在吸附法中活性炭吸附具有操作简便、吸附效率高、运行稳定、成本低廉等优点，而水合氧化铁对砷和铬这两种污染物均具有显著的选择性配位性，吸附去除效果好，因此，在反应过程中原位生成丰富的水合铁氧化物是强化去除As(III)和Cr(VI)的关键。但其极细的水合氧化铁颗粒粒径(纳米级粒径)导致在实际应用时水头损失过大，固液分离困难，易造成构筑物管道或设备堵塞，限制了其工业化应用。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

本发明的目的在于创新性的将原位生成的铁氧化物有效负载到活性炭表面及其内部，并解决在吸附法中极细的水合氧化铁颗粒粒径导致其在实际应用中水头损失过大，固液分离困难，易造成构筑物管道或设备堵塞，限制了其工业化应用的问题，提供了一种同步高效去除水中As(III)和Cr(VI)的载铁活性炭、制备方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明公开了一种同步高效去除水中As(III)和Cr(VI)的载铁活性炭的制备方法，包括以下步骤：

S1：用超纯水将活性炭粉清洗3次以上，清洗后的活性炭粉在60℃下真空干燥，研磨后得到PAC；

S2：将步骤S1中得到的PAC加入稀硝酸溶液中，搅拌均匀，浸渍24h，固液分离后得到的固体用超纯水清洗至上清液pH不变，所得固体在60℃下真空干燥10h，研磨后得到APAC；

S3：将步骤S2中得到的APAC与铁盐加入超纯水中，在25℃下水浴震荡12h得到混合溶液；

S4：向步骤S3中得到的混合溶液中缓慢滴加浓度为0.01mol/L的高铁酸钾缓冲溶液，继续震荡12h，固液分离后将得到的固体用超纯水冲洗至清洗出水的pH保持不变，将得到的固体在80℃下真空熟化12h，研磨得到载铁活性炭粉AFPAC。

所述步骤S1中活性炭粉纯度为分析纯，粒径为200目左右，碘值为1000mg/g，亚甲基蓝值为120mg/g，水分为10％，灰分为9％。

所述步骤S2中的稀硝酸溶液浓度为0.1mol/L，pH为1，搅拌速度为100r/min，稀硝酸与活性炭粉体积比为3:1