[发明专利]一种除砷材料及其制备方法和在农村地下水除砷中的应用

说明书

本发明提供一种除砷材料及其制备方法，所述材料是由高岭石、三氯化铁和氯化亚铁按质量比1:0.15～0.6:0.01～0.03经混合、固着、冻干形成的微米级高岭石‑针铁矿复合材料，所述高岭石为在纯水中超声分散后悬浮时间在6～72h之间的高岭石颗粒。用该材料去除地下水砷的操作方法为，向高砷地下水中投放该材料，并进行充分搅拌混合、静置后利用虹吸取上清液。本发明所提供的除砷材料制备成本低廉，使用简单，使用后不产生次生污染问题，在农村高砷地下水分布区的分散性除砷中尤为适用。

技术领域

本发明属于地下水处理技术领域，具体涉及一种除砷材料及其制备方法和在农村地下水除砷中的应用。

背景技术

地下水是一种十分重要的饮用水资源，尤其在我国广大农村地区。然而，原生的高砷地下水在我国的新疆、内蒙古、山西、长江三角洲以及珠江三角洲等地广泛分布。长期饮用高砷地下水会使得人们产生神经衰弱等健康问题，突出表现为多样性皮肤损害和多发性神经炎。目前，我国的《地下水水质标准》中规定可直接饮用的III类水砷的标准限值为0.01mg/L。

天然地下水中，砷主要以三价或五价的无机砷形式存在，有机砷含量往往可以忽略不计。近几十年，国内外对水中无机砷的去除技术进行了深入研究，可去除水中砷的方法有离子交换、混凝、膜分离以及吸附等方法。离子交换技术可通过离子的竞争交换作用去除水中的砷氧阴离子而达到除砷目的，但离子交换作用受其他阴离子如氯离子、重碳酸根等的干扰影响较大，因此，离子交换技术较为适宜于低离子强度的地表水除砷，而不适宜于离子强度相对偏高的地下水除砷。混凝除砷技术适合于水厂中大规模的除砷体系，将其应用到农村分散性的地下水除砷则费用过于昂贵。膜分离技术中采用反渗透技术也可去除水中的砷，但用于农村分散性的地下水除砷则处理成本偏高且会产生浓水等次生问题。相比之下，吸附技术较为适宜于农村分散性的地下水除砷。

然而，目前的吸附技术用于农村地下水除砷均存在一些明显的缺陷：如处理成本偏高、应用方法复杂或产生次生污染等。例如，专利文件(申请号：CN201010210241.0)公开了一种去除地下水砷的方法，该方法可用于农村分散性的地下水除砷，且除砷成本低廉，但其缺陷是应用方法复杂，需经过混合吸附反应、沉淀、多重过滤(砂介质过滤、膜过滤)等单元实现固液分离来除砷，尤其是最终的膜过滤单元，对于我国广大农村的公民来说，其操作难度明显偏高，此外，该方法中加入的铁盐、铝盐等化学物质会存在反应不完全现象，使得水中的铁离子、铝离子浓度升高，进而导致次生污染问题。专利文件(申请号：CN201510247526.4)中公开了一种去除地下水砷的材料，在用于除砷时表现为使用方便和无次生污染等优点，但该材料本身制备程序复杂、除砷效率偏低，因此不利于广大农村低收入阶层的地下水除砷。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种除砷材料及其制备方法，以解决现有除砷材料成本偏高，使用复杂，容易产生二次污染的问题。

本发明的目的之二是提供上述除砷材料在农村地下水除砷中的应用。

本发明的目的一是通过以下技术方案实现的：本发明所提供的除砷材料由高岭石、三氯化铁和氯化亚铁按质量比1:0.2～0.6:0.01～0.03经混合、固着、冻干形成的微米级高岭石-针铁矿复合材料，所述高岭石为在纯水中超声分散后悬浮时间在6～72h之间的高岭石颗粒。

本发明提供了上述除砷材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将高岭土加入到纯水中进行超声分散0.5～2h，静置6h后通过虹吸取悬浮液，将所取悬浮液再静置72h后分层，用虹吸去除悬浮液得到沉淀物，沉淀物经冻干得到高岭石颗粒；

（2）在步骤（1）所得的高岭石颗粒中加入4～10倍质量的纯水，然后进行超声分散0.5～2h形成混悬液；