可應(yīng)用于點(diǎn)處理方案中有效去除水體三價(jià)砷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及去除水體中三價(jià)砷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于砷污染對人類和環(huán)境造成了嚴(yán)重影響，且三價(jià)砷毒性大，較五價(jià)砷難以去除，因此對水體三價(jià)砷的凈化處理研究刻不容緩。
[0003]目前，處理含砷廢水的方法通?？煞譃槿?，即化學(xué)法、物理法和生物法。其中物理方法以吸附法、絮凝吸附-沉淀法及膜技術(shù)為主；化學(xué)方法以離子交換法為主。吸附法是一種較為成熟且簡單易行的水處理技術(shù)，是目前在工業(yè)生產(chǎn)和處理生活飲用水中應(yīng)用得最為廣泛的除砷方法，并且可以很好的使工業(yè)污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，使生活飲用水達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]一般而言，在砷重污染地區(qū)水資源往往是孤立的，無法與水分配系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，因此水體中砷無法進(jìn)行集中處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種可應(yīng)用于點(diǎn)處理方案中的去除水體三價(jià)砷的有效方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:將待處于水體先經(jīng)三價(jià)砷吸附劑吸附后，由脫脂棉濾出，取得去除二價(jià)砷的水體。
[0007]本發(fā)明處理工藝簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作簡單，易于控制，處理含三價(jià)砷水量大且去除效率高。處理后的水中砷濃度降低到國家排放標(biāo)準(zhǔn)以下，且本方法不受其它共存離子影響，處理后的三價(jià)砷吸附劑還可再生使用，具有處理成本低下的優(yōu)勢。
[0008]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述磁性三價(jià)砷吸附劑為季銨鹽化殼聚糖光敏磁性微納米粒。
[0009]所述季銨鹽化殼聚糖光敏磁性微納米粒是采用反相懸浮交聯(lián)聚合法，將Fe304納米粒子、Ti02納米粉及季錢鹽化殼聚糖進(jìn)行復(fù)合制成。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的吸附裝置示意圖。
[0011]圖2為吸附劑對As(III)的吸附穿透曲線圖。
[0012]圖3、4分別為共存離子對材料吸附As (III)的影響圖。
[0013]圖5、6分別為吸附解吸As(III)的兩次穿透曲線圖。
[0014]圖7、8分別為吸附解吸As(V)的兩次穿透曲線圖。
[0015]圖9、10分別為吸附解吸As (III)和As (V)的兩次穿透曲線圖。
[0016]圖11、12分別為As (III)和As (V)競爭吸附的兩次穿透曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]—、制備季銨鹽化殼聚糖光敏磁性微納米粒:
將lg季銨鹽化殼聚糖加入到20mL醋酸(2wt%)的溶液中，添加0.4g Fe304和0.4g Ti02粉末，用玻璃棒攪拌混合后超聲混合10 min。添加到20mL液體石錯(cuò)中，攪拌20min。在室溫下以轉(zhuǎn)速300r/min攪拌20min條件下添加0.6mL山梨糖醇酐油酸酯(1.5wt %)、4mL乙酸乙酯(10 wt %)。當(dāng)溫度增加到40。。，將3.2mL交聯(lián)劑甲醛(8 wt %)在30min內(nèi)以500r/min加入到乳液中。當(dāng)溫度增加到50°C，加入1.6mL交聯(lián)劑戊二醛(4%)。用2M氫氧化鈉將pH值調(diào)整到7.5，然后以250r/min的轉(zhuǎn)速攪動(dòng)乳液3h。分別用石油醚、丙酮、乙醇和去離子水洗滌，在50 °C真空干燥箱中干燥并在室溫下儲存。
[0018]二、吸附裝置的準(zhǔn)備:
如圖1所示，該裝置包括含砷溶液器皿1、動(dòng)力栗2、吸附柱3和流出液收集器皿4。吸附柱3上方設(shè)置進(jìn)水轉(zhuǎn)換接頭5、柱內(nèi)裝填磁性吸附劑6、位于柱底設(shè)置過濾用脫脂棉7和出水轉(zhuǎn)換接頭8。
[0019]含砷溶液器皿1與動(dòng)力栗2的進(jìn)液端連接，動(dòng)力栗2的出液另一端與進(jìn)水轉(zhuǎn)換接頭5連接，出水轉(zhuǎn)換接頭8與流出液收集器皿4連接。
[0020]三、吸附試驗(yàn):
1、柱吸附效率實(shí)驗(yàn):
在室溫條件下，季錢鹽化殼聚糖復(fù)合微納米粒裝填高度為10 cm，配置濃度為5 mg/L的As (III)溶液，用pH計(jì)調(diào)節(jié)溶液的pH為7.0，在1 mL/min的流速下以上流式的方式通過動(dòng)力栗將溶液傳送到吸附柱內(nèi)，在不同時(shí)間間隔收集樣品檢測砷濃度，當(dāng)流出液收集器皿內(nèi)的砷濃度超過原始溶液的1%時(shí)動(dòng)力栗停止工作。
[0021]圖2是試驗(yàn)對As(III)的吸附穿透曲線。從圖2可以看出，當(dāng)吸附達(dá)到穿透點(diǎn)(10μ g/L)時(shí)，材料對水體中三價(jià)砷的濃度為5 mg/L的As (III)溶液的吸附柱體積數(shù)達(dá)到660，說明該吸附劑對三價(jià)砷具有很高的柱吸附效率。
[0022]2、共存離子影響實(shí)驗(yàn):
保持柱的垂直，用吸附劑填滿10 cm柱高。依次通入含有磷酸根離子、三價(jià)鐵離子的5mg/L的As (III)溶液，其中磷酸根離子的濃度分別為5 mg/L,50 mg/L，三價(jià)鐵離子的濃度為25 mg/L，pH為7.0，流速為1 mL/min，在不同時(shí)間間隔收集樣品檢測砷濃度，當(dāng)砷濃度超過原始溶液的1%時(shí)停止。
[0023]圖3、4分別是共存離子對材料吸附As (III)的影響。由圖3、4可知，低濃度的磷酸根離子對吸附劑吸附三價(jià)砷不產(chǎn)生影響，當(dāng)濃度高達(dá)50 mg/L時(shí)，材料的吸附效率降低了35%，但地下水中的磷酸根離子濃度一般都很低0.2 mg/L)，所以磷酸根離子的存在不會(huì)影響材料的吸附性能。而當(dāng)三價(jià)鐵離子濃度為25 mg/L時(shí)，幾乎不影響材料的吸附性能。
[0024]3、吸附再生研究實(shí)驗(yàn):
在室溫條件下，將吸附劑裝填在吸附柱內(nèi)，裝填高度為10cm，分別配置濃度為5mg/L的As (III)溶液、As (V)溶液，2.5mg/L 的 As (III)和 2.5mg/L 的 As (V)混合溶液，用 pH 計(jì)調(diào)節(jié)溶液的pH為7.0，在lmL/min的流速下將溶液栗入吸附柱內(nèi)，在不同時(shí)間間隔收集樣品檢測砷濃度，當(dāng)砷濃度超過原始溶液的1%時(shí)停止。再生之前，首先排出剩余溶液，用去離子水洗滌吸附柱，然后以2ml/min的流速通入0.1M的氫氧化鈉溶液，當(dāng)砷濃度為零時(shí)表明柱再生了，用蒸餾水洗滌直到中性，重復(fù)進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。
[0025]通過圖5、6、7、8、9、10對比可知，經(jīng)過2次吸附-解吸實(shí)驗(yàn)后，材料對As (III)、As(V)、As(III)和As(V)的去除效率相差不大，且再生能力分別為99.47%,99.26%,96.35%。表明該材料在經(jīng)過兩次循環(huán)再生使用后仍然具有很好的吸附性能及吸附穩(wěn)定性，可以被多次使用，為吸附劑規(guī)?；瘧?yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。
[0026]4、競爭吸附研究
在室溫條件下，將干燥的磁性吸附劑材料裝填在吸附柱內(nèi)，裝填高度為10 cm，配置濃度為2.5 mg/L的As (III)和2.5 mg/L的As (V)混合溶液，用pH計(jì)調(diào)節(jié)溶液的pH為7.0，在1 mL/min的流速下將As (III)與As (V)溶液栗入吸附柱內(nèi)，在不同時(shí)間間隔收集樣品檢測砷濃度，當(dāng)砷濃度超過原始溶液的1%時(shí)停止。并重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)兩次，在第二次實(shí)驗(yàn)之前，首先按實(shí)施案例3中方法對柱子進(jìn)行再生。
[0027]三價(jià)砷與五價(jià)砷的檢測方法:在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)取兩份樣品，其中一份不加硫脲-抗壞血酸溶液，用AFS讀取熒光強(qiáng)度值從而算出As (III)含量，一份加硫脲-抗壞血酸溶液，將As (V)還原成As (III)，算出總砷含量，差減去As (III)含量得到As (V)含量。
[0028]圖11、12是As(III)和As(V)競爭吸附的兩次穿透曲線。根據(jù)圖7可以看出，當(dāng)As (III)和As(V)的濃度比為1:1時(shí)，吸附劑對As(III)的吸附柱體積數(shù)為620，與不存在As(V)時(shí)，吸附劑對As (III)的吸附柱體積數(shù)為660相比，吸附效率僅下降了 6.06%，說明五價(jià)砷的存在對三價(jià)砷的吸附效率影響很小，且重復(fù)實(shí)驗(yàn)再一次說明該方法的可重復(fù)性及穩(wěn)定性。
[0029]總結(jié):通過柱效實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明處理工藝簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，處理含三價(jià)砷水量大且去除效率高，不受離子影響且再生性能好，為水體三價(jià)砷的凈化處理提供一種簡單有效的方法。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.可應(yīng)用于點(diǎn)處理方案中有效去除水體三價(jià)砷的方法，其特征在于:將待處于水體先經(jīng)磁性三價(jià)砷吸附劑吸附后，由脫脂棉濾出，取得去除三價(jià)砷的水體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:所述磁性三價(jià)砷吸附劑為季銨鹽化殼聚糖光敏磁性微納米粒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于:所述季銨鹽化殼聚糖光敏磁性微納米粒是采用反相懸浮交聯(lián)聚合法，將Fe304納米粒子、1102納米粉及季銨鹽化殼聚糖進(jìn)行復(fù)合制成。
【專利摘要】一種可應(yīng)用于點(diǎn)處理方案中有效去除三價(jià)砷的水處理方法，屬于環(huán)境水處理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明將待處于水體先經(jīng)磁性三價(jià)砷吸附劑吸附后，由脫脂棉濾出，取得去除三價(jià)砷的水體。本發(fā)明處理工藝簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作簡單，易于控制，處理含三價(jià)砷水量大且去除效率高。
【IPC分類】C02F1/58, C02F1/28
【公開號】CN105347425
【申請?zhí)枴緾N201510813767
【發(fā)明人】宋曉麗, 張清清, 朱愛萍, 郭榮
【申請人】揚(yáng)州大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月23日