專利名稱：一種具有除砷功能的飲用水凈化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種具有除砷功能的飲用水凈化劑及其制備方法，具體涉及到一種利用腐植酸和活性炭混合去除飲用水中砷離子的凈水劑，屬于飲用水凈化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
2004年12月15日，世界衛(wèi)生組織官員公布，全球至少有5000多萬人口正面臨著地方性砷中毒的威脅，其中，大多數(shù)為亞洲國家，而中國正是受砷中毒危害最為嚴(yán)重的國家之一。其中，水體中的砷污染主要來自砷和含砷金屬的開采、冶煉，用砷或深化合物作原料的玻璃、顏料、原藥、紙張的生產(chǎn)以及煤的燃燒等過程等排放的廢水，元素砷的毒性極低，砷化物均有毒性，三價(jià)砷化合物比其他砷化合物毒性更強(qiáng)，就會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒害作用。含量超標(biāo)的含砷廢水混入農(nóng)業(yè)灌溉或水體養(yǎng)殖中，經(jīng)食物攝入人體，將會(huì)引起癌癥。而且對(duì)人體皮膚、粘膜有刺激性，嚴(yán)重威脅人類的健康。含砷廢水被公認(rèn)為是當(dāng)今最嚴(yán)重危害環(huán)境的公害之一 O目前處理含砷廢水的方法很多，有化學(xué)還原沉淀法、吸附法、離子交換法、膜分離法等。砷污染治理的方法主要有化學(xué)方法、物理方法、生物方法以及膜分離法
化學(xué)方法是指用化學(xué)試劑使砷變?yōu)槿梭w難以吸收的砷化合物，如，在含砷廢水中投加石灰、硫酸亞鐵和液氯(或漂白粉)，將砷沉淀，然后對(duì)廢渣進(jìn)行處理，也可以讓含砷廢水通過硫化鐵濾床或用硫酸鐵、氯化鐵氫氧化鐵凝結(jié)沉淀等。物理法主要是讓含砷污水通過特殊的過濾器，使砷富集起來變廢為寶，如，活性炭過濾法等。此法具有投資少，處理成本低，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于多類含砷廢水治理，但它不足之處在于水不能回用，二次污染依然可能存在。生物方法主要是指在砷污染的土壤或水體中種植能吸收砷的植物，以達(dá)到吸收砷的目的，如美國科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)了一種蕨類植物可吸收污染土壤中的砷。膜分離法主要是對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分離的技術(shù)總稱，主要包括電滲析、反滲透、液膜法。在含砷廢水治理方面正處在研究和試用階段，此法具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種具有除砷功能的飲用水凈化劑，可有效地去除飲用水中的三價(jià)砷。本發(fā)明還提供一種具有除砷功能的飲用水凈化劑的制備方法，該方法操作簡單，適于工業(yè)化生產(chǎn)。一種具有除砷功能的飲用水凈化劑，是由不溶腐植酸經(jīng)處理后與粒狀活性碳混合制備而成；所述的不溶物腐植酸與活性碳的質(zhì)量比為(I 5) I。腐植酸(Humic acid, HA),又稱胡敏酸,一種天然有機(jī)高分子化合物,是腐殖質(zhì)的主要組成部分。腐植質(zhì)為土壤、泥炭、煤、許多高地溪流、腐植營養(yǎng)湖、海水中的主要有機(jī)成分，由有機(jī)生物死亡后經(jīng)生物降解產(chǎn)生。腐植酸不是一個(gè)單一的酸，而是一個(gè)復(fù)雜的含有羧基、酚羥基等官能團(tuán)的混合物，在自然界中通常與離子形成絡(luò)合物?；钚蕴坑址Q活性炭黑。是黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳?；钚蕴恐鞒煞殖颂家酝膺€有氧、氫等元素。活性炭在結(jié)構(gòu)上由于微晶碳是不規(guī)則排列，在交叉連接之間有細(xì)孔，在活化時(shí)會(huì)產(chǎn)生碳組織缺陷，因此它是一種多孔碳，堆積密度低，比表面積大，具有很強(qiáng)的吸附能力。作為優(yōu)選，所述的活性炭的顆粒度優(yōu)選為80目 120目，所述的腐植酸優(yōu)選為煤炭煤腐殖酸，顆粒度優(yōu)選為200目 300目，該顆粒度制成的混合物機(jī)械性能穩(wěn)定，吸附能力最強(qiáng)。所述的一種具有除砷功能的飲用水凈化劑，包括步驟 將一定量的腐植酸，在105°C條件下灼燒lh，使其快速脫水；再用2 mo I/L的CaCl2溶液浸泡2 h后，使用I mol/L硝酸和蒸餾水洗滌。最終在I mol/L硝酸鈉中浸泡3 h后，低溫蒸發(fā)形成固體物。將步驟2制得的固體物與粒度為2 4的粒狀活性炭放入密閉容器中充分混合10min,得到該凈水劑。根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有除砷功能的飲用水凈化劑及其制備方法，其特征在于，粒狀活性碳粒徑在2 4 mm，微孔比表面積在1000 m2/g左右。本發(fā)明具有除砷功能的飲用水凈化劑對(duì)環(huán)境內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的去除率的檢測方法為將一定量的具有除砷功能的飲用水凈化劑加入到一定體積的模擬污染水體中，于水浴中恒溫振蕩一定時(shí)間，離心后，取上清液測定溶液的吸光度，由工作曲線回歸方程計(jì)算出被測溶液中環(huán)境內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的濃度。根據(jù)式(I)計(jì)算吸附容量q(mg/g),q = (C0-Ct)Nfml-式(I),其中 C0(mg/
L)為溶液的初始濃度，Ct (mg/L)為當(dāng)吸附時(shí)間為t時(shí)溶液中干擾物質(zhì)的濃度，V(L)為樣品污染水體的體積，Hi1 (g)為具有除砷功能的飲用水凈化劑的質(zhì)量。根據(jù)式(II)計(jì)算去除率f (%) ,f = qXnii^X 100%-式(II),其中 m2 (g)
為模擬污染水體中環(huán)境內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的質(zhì)量。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
腐植酸與活性炭性狀類似，混合均勻，克服了常規(guī)凈水劑不易混合均勻的缺點(diǎn)，并且使用效果優(yōu)良，天然無毒，無味，物理化學(xué)性質(zhì)優(yōu)良，可用于飲水深度處理或突發(fā)性水污染事件導(dǎo)致的飲用水應(yīng)急預(yù)處理，對(duì)環(huán)境友好，無污染。腐植酸具有多羧基、酚羥基，易與金屬離子形成螯合物，快速吸附水中的重金屬離子；活性炭又具有多孔，比表面積大，吸附能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以吸附水中雜質(zhì)，又可吸附一定量的重金屬離子；二者在自然界中儲(chǔ)量大，價(jià)格低，生產(chǎn)成本低，流程短，操作簡便，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I。(I)稱取不溶性腐植酸10 g，用水洗滌，將可溶性物質(zhì)去除，將其放入烘箱內(nèi)在105°C條件下烘烤I小時(shí)，使其快速脫水，再用2 mol/L的CaCl2溶液浸泡2 h后，使用I mol/L硝酸和蒸餾水洗滌。最終在I mol/L硝酸鈉中浸泡3 h后，低溫蒸發(fā)形成固體物。(2)按照步驟I處理后的腐植酸活性炭(粒徑為2 mm)=l I的質(zhì)量比加入活性炭，放入密閉容器充分混合10 min，得到均勻粒狀混合物。(3)將步驟2處理后的腐植酸活性炭混合物取I g，加入到100 ml濃度為10 mg/I的重砷酸鉀溶液，充分混合后靜置10 min后過濾，加入按照國標(biāo)GB7467-87方法配制的顯色劑二苯碳酰二肼溶液測得濾液吸光度并依照國標(biāo)GB7467-87方法測得砷含量為O. 5 mg/I。砷去除率達(dá)到了 95%。實(shí)施例2。(I)稱取不溶性腐植酸10 g，用水洗滌，將可溶性物質(zhì)去除，將其放入烘箱內(nèi)在105°C條件下烘烤I小時(shí)，使其快速脫水，再用2 mol/L的CaCl2溶液浸泡2 h后，使用I mol/L硝酸和蒸餾水洗滌。最終在I mol/L硝酸鈉中浸泡3 h后，低溫蒸發(fā)形成固體物。(2)按照步驟I處理后的腐植酸活性炭(粒徑為2 mm)=3 I的質(zhì)量比加入活性炭，放入密閉容器充分?jǐn)嚢?0 min，得到均勻粒狀混合物。(3)將步驟2處理后的腐植酸活性炭混合物取I g，加入到100 ml濃度為10 mg/I的重砷酸鉀溶液，充分混合后靜置10 min后過濾，加入按照國標(biāo)GB7467-87方法配制的顯色劑二苯碳酰二肼溶液測得濾液吸光度并依照國標(biāo)GB7467-87方法測得砷含量為O. 4 mg/I。砷去除率達(dá)到了 96%。實(shí)施例3。(I)稱取不溶性腐植酸10 g，用水洗滌，將可溶性物質(zhì)去除，將其放入烘箱內(nèi)在105°C條件下烘烤I小時(shí)，使其快速脫水，再用2 mol/L的CaCl2溶液浸泡2 h后，使用I mol/L硝酸和蒸餾水洗滌。最終在I mol/L硝酸鈉中浸泡3 h后，低溫蒸發(fā)形成固體物。(2)按照步驟I處理后的腐植酸活性炭(粒徑為2 mm)=5 I的質(zhì)量比加入活性炭，放入密閉容器充分?jǐn)嚢?0 min，得到均勻粒狀混合物。(3)將步驟2處理后的腐植酸活性炭混合物取I g，加入到100 ml濃度為10 mg/I的重砷酸鉀溶液，充分混合后靜置10 min后過濾，加入按照國標(biāo)GB7467-87方法配制的顯色劑二苯碳酰二肼溶液測得濾液吸光度并依照國標(biāo)GB7467-87方法測得砷含量為0. 5 mg/I。砷去除率達(dá)到了 95%。
權(quán)利要求
1.一種具有除砷功能的飲用水凈化劑及其制備方法，其特征在于，該凈化劑使用不溶的腐植酸經(jīng)處理后與粒狀活性碳按照一定比例混合制備而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有除砷功能的飲用水凈化劑及其制備方法，其特征在于，腐植酸經(jīng)如下處理將一定量的腐植酸，在105°C條件下烘干lh，使其快速脫水；再用2mo I/L的CaCl2溶液浸泡2h后，使用I mol/L硝酸洗滌。
3.再用蒸餾水洗滌。
4.最終在1mol/L硝酸鈉中浸泡3 h后，低溫蒸發(fā)形成固體物，將固體物與粒度為2 4的粒狀活性炭放入密閉容器中充分混合10 min。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有除砷功能的飲用水凈化劑及其制備方法，其特征在于，粒狀活性碳粒徑在2 4 mm，微孔比表面積在1000 m2/g左右。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3所述的一種具有除砷功能的飲用水凈化劑及其制備方法，其特征在于，根據(jù)不同的使用條件，所述不溶物腐植酸與活性碳的質(zhì)量比為(I 5) I。
全文摘要
本發(fā)明涉及飲用水凈化技術(shù)領(lǐng)域，其目的在于提供一種具有除砷功能的飲用水凈化劑及其制備方法，它可有效去除飲用水中砷。其制備包括如下步驟將不溶性腐植酸經(jīng)過脫水，氯化鈣溶液、硝酸溶液和蒸餾水洗滌，并在硝酸鈉中浸泡3h后低溫蒸發(fā)形成固體物。將該固體物質(zhì)與粒徑為2～4 mm的粒狀活性炭充分混合，即制得該凈水劑。該凈水劑生產(chǎn)簡便，凈化效率高，成本低，適合在無法大規(guī)模處理砷污染的農(nóng)村地區(qū)。經(jīng)檢測，該凈水劑對(duì)飲用水中的砷去除率為50%以上。
文檔編號(hào)C02F1/28GK102974319SQ20121053113
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者孫磊, 曹剛, 彭其安, 譚遠(yuǎn)友, 阮新潮 申請(qǐng)人:武漢紡織大學(xué)