專利名稱：鐵一稀土元素復(fù)合水處理吸附劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及去除水中磷、砷等有害元素的一類鐵-稀土元素復(fù)合水處理吸附劑。
磷、砷是污水或飲用水中的有害元素。采用吸附法對(duì)其進(jìn)行吸附去除具有操作簡單、便于回收有用資源、吸附劑可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)。使用的吸附劑主要包括活性氧化鋁、天然材料(如紅壤、飛灰等)及人工合成吸附劑。而已知的天然和簡單改性的吸附劑的一個(gè)共同不足之處是吸附量均偏低，因此人工合成開發(fā)高性能水處理吸附劑越來越受到重視。
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種鐵-稀土元素復(fù)合水處理吸附劑，通過組合多種無機(jī)鹽制成，具有制備簡單，吸附劑用量少、操作周期長、處理裝置容積小、適宜pH范圍廣，能解吸、再生等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明提出一種鐵-稀土元素復(fù)合水處理吸附劑，其特征在于，由2價(jià)、3價(jià)鐵鹽，和稀土元素鹽類組成，三類鹽的摩爾百分比范圍為3價(jià)鐵鹽40-60％，2價(jià)鐵鹽20-35％，稀土元素15-35％。
所說的2價(jià)、3價(jià)鐵鹽可為氯化亞鐵、氯化鐵或硫酸亞鐵、硫酸鐵等。
所說的稀土元素鹽類可為鈰鹽、鑭鹽等。
本發(fā)明提出一種制備上述鐵-稀土元素復(fù)合水處理吸附劑的方法，其特征在于，以2價(jià)、3價(jià)鐵鹽，和稀土元素鹽類為原料，在常溫條件下，pH值為7-11堿性溶液中反應(yīng)，生成一種沉淀物，經(jīng)去離子水洗滌，干燥后制得。
用以上方法制得的復(fù)合水處理吸附劑應(yīng)用于含磷污水或含砷飲用水處理中，與常用的活性氧化鋁吸附劑相比，在不同溫度和不同pH條件下的磷或砷的吸附量均有明顯增加，吸附速度明顯加快，且吸附量受pH變化的影響小。這意味著本發(fā)明具有吸附劑用量少、操作周期長、處理裝置容積小、適宜pH范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例1采用Ce(SO4)2作為稀土元素鹽，F(xiàn)eCl2和FeCl3為2價(jià)、3價(jià)鐵鹽，制備這三種鹽混合水溶液，使三種鹽摩爾濃度分別為0.08M、0.1M、0.2M。該水溶液在溫度25℃下，用1M的NaOH水溶液滴定至pH＝9.5，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)30分鐘左右，過濾干燥后制得吸附劑。
合成所得的吸附劑用于吸附含磷廢水中的磷。在溫度為25℃、初始pH為5、初始磷濃度為50mg/L的條件下進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。當(dāng)吸附平衡時(shí)的磷濃度為15mg/L的條件下，測得的吸附劑平衡磷吸附量達(dá)47.39mg-P/g-吸附劑，為對(duì)照組活性氧化鋁在同樣條件下的吸附量5.69mg-P/g的8倍以上。
合成制得的吸附劑用于處理含砷飲用水。在溫度為20℃，初始pH為5.5，初始砷濃度為1mg/L的條件下進(jìn)行吸附試驗(yàn)。當(dāng)吸附平衡時(shí)的砷濃度為0.15mg/L時(shí)，吸附劑對(duì)砷的吸附劑量達(dá)21.7mg/L，為對(duì)照組活性氧化鋁在同條件下的砷吸附量3.1mg/L的7倍。
實(shí)施例2取CeCl4、FeSO4、Fe2(SO4)3三種鹽，制備混合水溶液，使摩爾濃度分別為0.1M、0.1M、0.2M。在溫度20℃下，用1M的KOH溶液滴定至pH＝9.0，按實(shí)施例1方法制得吸附劑。用此吸附劑吸附廢水中磷，在溫度為25℃、初始pH為5.8、初始磷濃度為50mg/L的條件下進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。當(dāng)吸附平衡時(shí)的磷濃度為15mg/L的條件下，測得的吸附劑平衡磷吸附量達(dá)35.0mg-P/g-吸附劑。
實(shí)施例3取實(shí)施例1的三種鹽溶液摩爾濃度分別為0.05M、0.1M、0.2M，以實(shí)施例1方法制得的吸附劑。此吸附劑用于吸附廢水中磷，在溫度為35℃、初始pH為5.0、初始磷濃度為50mg/L的條件下進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。當(dāng)吸附平衡時(shí)的磷濃度為26.5mg/L的條件下，測得的吸附劑平衡磷吸附量達(dá)23.0mg-P/g-吸附劑。
實(shí)施例4取實(shí)施例2的三種鹽溶液摩爾濃度分別為0.15M、0.1M、0.2M，以實(shí)施例2方法制得的吸附劑。此吸附劑用于吸附廢水中磷，在溫度為35℃、初始pH為4.0、初始磷濃度為50mg/L的條件下進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。當(dāng)吸附平衡時(shí)的磷濃度為27.5mg/L的條件下，測得的吸附劑平衡磷吸附量達(dá)21.9mg-P/g-吸附劑。
權(quán)利要求
1.一種鐵-稀土元素復(fù)合水處理吸附劑，其特征在于，由2價(jià)、3價(jià)鐵鹽，和稀土元素鹽類組成，該三類鹽的摩爾百分比范圍為3價(jià)鐵鹽40-60％，2價(jià)鐵鹽20-35％，稀土元素15-35％。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵-稀土元素復(fù)合水處理吸附劑，其特征在于，所說的2價(jià)、3價(jià)鐵鹽為氯化亞鐵、氯化鐵或硫酸亞鐵、硫酸鐵。
3.如權(quán)利要求1所述的鐵-稀土元素復(fù)合水處理吸附劑，其特征在于，所說的稀土元素鹽類為鈰鹽、鑭鹽。
4.一種制備鐵-稀土元素復(fù)合水處理吸附劑的方法，其特征在于，以2價(jià)、3價(jià)鐵鹽，和稀土元素鹽類為原料，在常溫條件下，pH值為7-11堿性溶液中反應(yīng)，生成一種沉淀物，經(jīng)去離子水洗滌，干燥后制得。
全文摘要
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域,是由2價(jià)、3價(jià)鐵鹽(如氯化亞鐵、氯化鐵或硫酸亞鐵硫酸鐵等),和稀土元素鹽類(如鈰鹽、鑭鹽等)在堿性條件下反應(yīng)合成?？捎糜谖饺コ械牧?、砷等有害元素。該復(fù)合吸附劑對(duì)磷和砷的吸附量分別為傳統(tǒng)活性氧化鋁的8倍和7倍以上,并且吸附速度明顯加快,吸附量受pH變化的影響小。本發(fā)明物具有吸附劑用量少、操作周期長、處理裝置容積小、適宜pH范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/28GK1248486SQ9911971
公開日2000年3月29日 申請日期1999年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月29日
發(fā)明者黃霞 申請人:清華大學(xué)