專利名稱：一種去除水中砷的復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種去除水中砷的復合材料及其制備方法，屬于水處理材料領域。
背景技術：
砷是致癌物，飲用水中過量砷可導致慢性中毒。目前，用于飲用水除砷的方法主要是吸附法，而吸附法常用吸附劑包括活性氧化鋁等，這些吸附劑對五價砷具有良好去除效果，但對三價砷去除效果較差。同時，用于水中砷去除的吸附材料因多呈粉末狀，吸附后其從水中分離脫除困難，帶來操作不便等問題。因此，飲水除砷技術亟需對三價砷和五價砷均具有良好去除效果、且易于分離的新型材料。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種去除水中砷的復合材料及其制備方法，克服現有技術對三價砷去除效果差，且吸附后從水中難以分離脫除、操作不便的缺陷。本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種去除水中砷的復合材料，包括以下重量份數的組分:膨潤土 100份、聚合鐵鹽I 6份、水解鈦鹽0.8 4.8份，所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計。本發明的有益效果是:由膨潤土、聚合鐵鹽、水解鈦鹽組成的復合材料，在光照作用下實現對三價砷的氧化以及對三價砷和五價砷的同步高效去除，且復合材料具磁性，可采用簡單的磁分離方法實現其從水中的分離。在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。進一步，所述聚合鐵鹽為聚合氯化鐵或/和聚合硫酸鐵。進一步，所述水解鈦鹽為四氯化鈦在水、鹽酸、硫酸、硝酸溶液中任意一種或幾種中的水解產物。進一步，所述膨潤土中蒙脫石含量為70 100%。本發明還提供一種去除水中砷的復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:I)將100份膨潤土粉碎篩分，用水浸泡0.5 3天；2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤土按質量份數為I 6:100的比例向步驟I)浸泡制備的膨潤土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計；3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤土按質量份數為0.8 4.8:100的比例向步驟2)膨潤土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計；4)將3)得到的混合物洗滌、烘干煅燒，即得成品。本發明的有益效果是:本發明將聚合鐵鹽、水解鈦鹽插入膨潤土層間，經烘干煅燒，形成鐵、鈦二元氧化物插層改性復合材料。進一步，步驟I)所述膨潤土粉碎篩分后的粒度小于0.15毫米。
進一步，步驟2)及步驟3)所述投加聚合鐵鹽溶液及投加水解鈦鹽的投加時間大于3小時。進一步，步驟4)所述混合物洗滌3至5次。進一步，步驟4)所述烘干煅燒溫度為150°C 250°C。
具體實施例方式結合以下實施例對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。實施例1本發明一種去除水中砷的復合材料，包括以下重量份數的組分:膨潤土 100份、聚合氯化鐵I份、水解鈦鹽(水解鈦鹽即為四氯化鈦在水中的水解產物)4.8份，所述膨潤土中蒙脫石含量為75%。所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計；所述聚合氯化鐵的量以鐵元素質量計，所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計。實施例2本發明一種去除水中砷的復合材料，包括以下重量份數的組分，膨潤土 100份、聚合硫酸鐵6份、水解鈦鹽4.8份，所述膨潤土中蒙脫石含量為85%。所述聚合硫酸鐵的量以鐵元素質量計；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計。實施例3本發明一種去除水中砷的復合材料，包括以下重量份數的組分，膨潤土 100份、聚合硫酸鐵I份、水解鈦鹽(水解鈦鹽即為四氯化鈦在鹽酸和硫酸溶液中的水解產物)0.8份，所述膨潤土中蒙脫石含量為80%。所述聚合硫酸鐵的量以鐵元素質量計；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計。實施例4本發明一種去除水中砷的復合材料，包括以下重量份數的組分，膨潤土 100份、聚合氯化鐵和聚合硫酸鐵6份、水解鈦鹽(水解鈦鹽即為四氯化鈦在硝酸溶液中的水解產物)
0.8份，所述膨潤土中蒙脫石含量為70%。所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計。實施例5本發明一種去除水中砷的復合材料，包括以下重量份數的組分，膨潤土 100份、聚合氯化鐵和聚合硫酸鐵4份、四氯化鈦溶液2份，所述膨潤土中蒙脫石含量為99%。所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計。實施例6本發明還提供一種去除水中砷的復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:I)將100份膨潤土粉碎篩分，平均粒度為0.11毫米，用水浸泡0.5天；2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤土按質量份數為6:100的比例向步驟I)浸泡制備的膨潤土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液，投加時間大于3小時；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計；3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤土按質量份數為4.8:100的比例向步驟2)膨潤土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽溶液，投加時間大于3小時；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計；4)將3)得到的混合物洗滌3至5次、烘干煅燒溫度為150°C，即得成品。實施例7本發明還提供一種去除水中砷的復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:I)將100份膨潤土粉碎篩分，平均粒度為0.03毫米，用水浸泡3天；2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤土按質量份數為1:100的比例向步驟I)浸泡制備的膨潤土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液，投加時間大于3小時；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計；3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤土按質量份數為0.8:100的比例向步驟2)膨潤土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽溶液，投加時間3.5小時；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計；4)將3)得到的混合物洗滌3至5次、烘干煅燒溫度為200°C，即得成品。實施例8本發明還提供一種去除水中砷的復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:I)將100份膨潤土粉碎篩分，平均粒度為0.14毫米，用水浸泡2.5天；2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤土按質量份數為5:100的比例向步驟I)浸泡制備的膨潤土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液，投加時間大于3小時；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計；3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤土按質量份數為4:100的比例向步驟2)膨潤土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽溶液，投加時間大于3小時；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計；4)將3)得到的混合物洗滌3至5次、烘干煅燒溫度為250°C，即得成品。實施例9本發明還提供一種去除水中砷的復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:I)將100份膨潤土粉碎篩分，平均粒度為0.12毫米，用水浸泡2天；2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤土按質量份數為3.5:100的比例向步驟
1)浸泡制備的膨潤土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液，投加時間大于3小時；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計；3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤土按質量份數為3.5:100的比例向步驟
2)膨潤土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽溶液，投加時間大于3小時；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計；4)將3)得到的混合物洗滌3至5次、烘干煅燒溫度為180°C，即得成品。實施例10本發明還提供一種去除水中砷的復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
I)將100份膨潤土粉碎篩分，粒度小于0.15毫米，用水浸泡1.5天；2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤土按質量份數為2.5:100的比例向步驟I)浸泡制備的膨潤土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液，投加時間大于3小時；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計；3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤土按質量份數為1:100的比例向步驟2)膨潤土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽溶液，投加時間4.5小時；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計；4)將3)得到的混合物洗滌3至5次、烘干煅燒溫度為200°C，即得成品。對比實施例采用活性氧化鋁及實施例6至10制備的一種去除水中砷的復合材料吸附三價砷及五價砷的實驗效果數據見表I。其中，對三價砷及五價砷去除率是在溫度20°C、pH為
6.5±0.1條件下，投加量為lg/L、砷初始濃度條件0.25mg/L條件下所得去除率。表1:活性氧化鋁及實施例6至10制備的一種去除水中砷的復合材料吸附效果比較
權利要求
1.一種去除水中砷的復合材料，其特征在于，包括以下重量份數的組分:膨潤土 100份、聚合鐵鹽I 6份、水解鈦鹽0.8 4.8份,所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計。
2.根據權利要求1所述一種去除水中砷的復合材料，其特征在于，所述聚合鐵鹽為聚合氯化鐵或/和聚合硫酸鐵。
3.根據權利要求1所述一種去除水中砷的復合材料，其特征在于，所述水解鈦鹽為四氯化鈦在水、鹽酸、硫酸、硝酸溶液中任意一種或幾種中的水解產物。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種去除水中砷的復合材料，其特征在于，所述膨潤土中蒙脫石含量為70 100%。
5.一種去除水中砷的復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將100份膨潤土粉碎篩分，用水浸泡0.5 3天； 2)在攪拌分散條件下，將聚合鐵鹽與膨潤土按質量份數為I 6:100的比例向步驟I)浸泡制備的膨潤土懸濁液中均勻投加聚合鐵鹽溶液；所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計； 3)在攪拌分散條件下，將水解鈦鹽與膨潤土按質量份數為0.8 4.8:100的比例向步驟2)膨潤土懸濁液中均勻投加水解鈦鹽；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計； 4)將3)得到的混合物洗滌、烘干煅燒，即得成品。
6.根據權利要求5所述一種去除水中砷的復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟I)所述膨潤土粉碎篩分后的平均粒度小于0.15毫米。
7.根據權利要求5或6所述一種去除水中砷的復合材料的制備方法，其特征在于，步驟2)及步驟3)所述投加聚合鐵鹽溶液及投加水解鈦鹽的投加時間大于3小時。
8.根據權利要求5或6所述一種去除水中砷的復合材料的制備方法，其特征在于，步驟4)所述混合物洗滌3至5次。
9.根據權利要求5或6所述一種去除水中砷的復合材料的制備方法，其特征在于，步驟4)所述烘干煅燒溫度為150°C 250°C。
全文摘要
本發明涉及一種去除水中砷的復合材料及其制備方法，包括以下重量份數的組分膨潤土100份、聚合鐵鹽1～6份、水解鈦鹽0.8～4.8份，所述聚合鐵鹽的量以鐵元素質量計；所述水解鈦鹽的量以鈦元素質量計；本發明將聚合鐵鹽、水解鈦鹽插入膨潤土層間，經烘干煅燒，形成鐵、鈦二元氧化物插層改性復合材料，可以在光照作用下實現對三價砷的氧化以及對三價砷和五價砷的同步高效去除。
文檔編號C02F1/28GK103084140SQ201210559709
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者彭先佳, 欒兆坤, 王軍 申請人:中國科學院生態環境研究中心