專利名稱：一種Zr摻雜β-FeOOH陰離子交換型除砷吸附劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種除砷吸附劑的制備方法，具體地說涉及一種Zr摻雜 卩-FeOOH陰離子交換型吸附劑的制備方法。
背景技術(shù)：
砷是一種原生質(zhì)毒物，具有廣泛的生物效應(yīng)，已經(jīng)被美國疾病控制中心和 國際癌癥研究機構(gòu)確定為第一類致癌物質(zhì)。WHO以及日本、德國、美國等發(fā)達 國家已將砷的衛(wèi)生標(biāo)準降到0.01 mg七"，我國和其它大多數(shù)國家目前的飲用水標(biāo) 準為0.05mg丄'1。引用水標(biāo)準的提高給飲用水除砷技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn)。利用吸附 法去除水中污染物具有效率高、速度快、適應(yīng)性強和易操作等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用 于各種給水與廢水處理中。無機砷主要以五價和三價狀態(tài)存在，其中三價砷的毒 性遠遠高于五價砷，且比五價砷具有更高的溶解性和遷移性。三價砷通常以中性 狀態(tài)存在，現(xiàn)有的各種方法都不不易將之去除，現(xiàn)有的吸附劑對三價砷的去除效 果較差， 一般需預(yù)氧化成五價砷再進行去除，不易操作，增加了運行成本費用較 高。文獻調(diào)研發(fā)現(xiàn)p-FeOOH具有孔道結(jié)構(gòu)，可與陰離子進行離子交換。而Zr 對As具有選擇性吸附性能。制備Zr摻雜(3-FeOOH陰離子交換型吸附劑可提高 對砷的吸附容量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對砷具有高效吸附容量的陰離子交換型吸附材料。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過液相均勻沉淀法制備了 Zr摻雜p-FeOOH陰離 子交換型吸附劑，該吸附劑的除砷效果比P-FeOOH及Zr氧化物相比有了很大提 高，尤其表現(xiàn)出了對As(III)良好的吸附選擇性。該制備方法簡單，費用較低，易 于應(yīng)用。
3具體地說，本發(fā)明的制備方法為
將FeCl3'6H20、 ZrOCl2'8H20和CO(NH2)2按一定比例配制成一定濃度的混 合溶液，其中FeCl3'6H20與ZrOClr8H20的質(zhì)量比為16:8-14; FeCl3'6H20與 ZrOCl2'8H20的總濃度為0.05-0.3 mol.L";CO(NH2)2與(FeCl3'6H20+ZrOa2'8H20) 的質(zhì)量比為15:5-9;然后將混合液放入80-200'C的烘箱中保溫4小時，反應(yīng)生成 棕色沉淀，將沉淀用去離子水洗滌，然后在40'C干燥48小時，即可制得Zr摻 雜p-FeOOH陰離子交換型吸附劑。


圖1為本發(fā)明制備的Zr摻雜p-FeOOH的XRD圖。
圖2為本發(fā)明制備的不同Zr摻雜量的p-FeOOH吸附砷性能圖。
圖3為本發(fā)明制備的Zr摻雜p-FeOOH對砷的吸附等溫線。
圖4為本發(fā)明制備的Zr摻雜p-FeOOH吸附As(III)過程中Cl—釋放隨吸附量
變化圖。
具體實施例方式
通過下面給出的實施例和應(yīng)用例，可以看出本發(fā)明的技術(shù)特征和優(yōu)點。 1. Zr摻雜P-FeOOH陰離子交換型吸附劑的結(jié)構(gòu)特性和除砷性能 吸附劑的制備采用液相均勻沉淀法，將一定量的FeCly6H20、 ZrOClr8H20 和CO(NH2)2配制成 一 定比例 一 定濃度的混合溶液，其中FeCl3*6H20與 ZrOCl2'8H20的質(zhì)量比為16:0-14 ; FeCl3'6H20與ZrOCl2'8H20的總濃度為0.2 mol'L"; CO(NH2)2與(FeCl3'6H20+ZrOClr8H20)的質(zhì)量比為15:9;然后將混合液 放入10(TC的烘箱中保溫4小時，反應(yīng)生成棕色沉淀，將沉淀用去離子水洗滌，然 后在4(TC干燥48小時，即可制得不同Zr摻雜量的Zr摻雜(3-FeOOH陰離子交換型吸 附劑。將其中FeCly6H2O與ZrOClr8H2O的質(zhì)量比為16:10的樣品進行X射線衍射 分析。將制備的不同Zr摻雜量的Zr摻雜P-FeOOH吸附劑分別對As(V)和As(IH)進 行吸附，分別在150mL的具塞錐形瓶中加入100mL10mgU1的As(V)或As(III) 溶液，溶液初始pH7.0，將制備好的各不同Zr摻雜量的卩-FeOOH0.01g投入到各 錐形瓶中，將錐形瓶放入震蕩器中，以180轉(zhuǎn)每分鐘的速度震蕩24小時，然后將 各溶液取出5毫升過0.45pm的濾膜，As濃度用原子熒光光譜儀進行檢測。將FeCly6H2O與ZrOCl2'8H2O的質(zhì)量比為16:10的樣品分別對As(V)和As(III)進行吸 附，分別在150mL的具塞錐形瓶中加入100mLAs(V)或As(m)，初始濃度分別為 5、 10、 20、 30、 40、 50mgL"，用HNO3和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值到7.0土0.1，向此 溶液中加入0.01g吸附劑，將錐形瓶放入震蕩器中，以180轉(zhuǎn)每分鐘的速度震蕩24 小時，然后將各溶液取出5毫升過0.45pm的濾膜，As濃度用原子熒光光譜儀進行 檢測。
圖l為Zr摻雜l3-FeOOH陰離子交換型吸附劑的X射線衍射圖(其中FeCly6H20 與ZrOCly8H20的質(zhì)量比為16:10)，分析這個樣品的XRD圖譜可以發(fā)現(xiàn)，氧化物 以(3-FeOOH形態(tài)存在，無Zr的衍射峰，Zr摻雜入p-Fe(OOH)的晶格中。p-FeOOH
具有孔道結(jié)構(gòu)，本方法制備的樣品中cr占據(jù)其中的孔道。
圖2給出了不同Zr摻雜量的P-FeOOH陰離子交換型吸附劑對As( V)和As(III) 的吸附能力，由圖可以看出純(3-FeOOH和Zr氧化物對砷的吸附能力很弱，當(dāng)Fe:Zr 在6:4-l:9之間時，對砷的去除率較高，Zr的摻雜提高了對砷的吸附能力。
圖3給出了 Zr摻雜卩-FeOOH陰離子交換型吸附劑(其中FeCly6H20與 ZrOCl2'8H2O的質(zhì)量比為16:10)對As(V)和As(m)的吸附等溫線，其對As(V)和 As(III)的吸附量分別為60 mg g"和120 mg g—1，其對As(III)的吸附量大于其它文獻 報道的材料。
2.Zr摻雜p-FeOOH陰離子交換型吸附劑除砷機制
將做As(m)吸附等溫線時得到的溶液，用離子色譜檢測溶液中的cr濃度。 圖4給出了在砷的吸附過程中cr的釋放與吸附量之間的關(guān)系，隨著吸附量的
增加，cr的濃度逐漸增加，這表明砷是與吸附劑孔道結(jié)構(gòu)中的cr發(fā)生交換而去除。
權(quán)利要求
1.一種Zr摻雜β-FeOOH陰離子交換型除砷吸附劑的制備方法，其主要步驟為將FeCl3·6H2O、ZrOCl2·8H2O和CO(NH2)2按一定比例配制成一定濃度的混合溶液，其中FeCl3·6H2O與ZrOCl2·8H2O的質(zhì)量比為16∶8-14；FeCl3·6H2O與ZrOCl2·8H2O的總濃度為0.05-0.3mol·L-1；CO(NH2)2與(FeCl3·6H2O+ZrOCl2·8H2O)的質(zhì)量比為15∶5-9；然后將混合液放入80-200℃的烘箱中保溫4小時，反應(yīng)生成棕色沉淀，將沉淀用去離子水洗滌，然后在40℃干燥48小時，即可制得Zr摻雜β-FeOOH陰離子交換型吸附劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，F(xiàn)eCl3'6H20與ZrOCl2'8H20 的質(zhì)量比為16:8-12。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，F(xiàn)eCl3，6H20與ZrOCl2，8H20 的總濃度為0.1-0.3 mol七—、
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，CO(NH2)2與 (FeCl3'6H20+ZrOCl2'8H20)的質(zhì)量比為15:6-9。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，混合液放入80-17(TC的烘箱 中保溫4小時。
全文摘要
一種Zr摻雜β-FeOOH陰離子交換型除砷吸附劑的制備方法。將ZrOCl₂·8H₂O、FeCl₃·6H₂O和CO(NH₂)₂按一定比例配制成一定濃度的混合溶液，其中FeCl₃·6H₂O與ZrOCl₂·8H₂O的質(zhì)量比為16∶8-14；FeCl₃·6H₂O與ZrOCl₂·8H₂O的總濃度為0.05-0.3mol·L^-1；CO(NH₂)₂與(FeCl₃·6H₂O+ZrOCl₂·8H₂O)的質(zhì)量比為15∶5-9；然后將混合液放入80-200℃的烘箱中保溫4小時，反應(yīng)生成棕色沉淀，將沉淀用去離子水洗滌，然后在40℃干燥48小時，即可制得Zr摻雜β-FeOOH陰離子交換型吸附劑。
文檔編號B01J20/30GK101632919SQ20081011720
公開日2010年1月27日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者孫笑非, 春 胡 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心