專利名稱：納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠有效去除微污染水體中金屬鉻的納米二氧化錳/活性氧化
鋁復(fù)合吸附劑及其制備方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近幾年，由于社會生產(chǎn)、生活活動釋放到飲用水源水體中的重金屬數(shù)量日漸積累， 嚴重威脅著人類的健康和生命安全。其中鉻是最常見、危害居民健康最嚴重的污染物。
鉻是一種用途廣泛而又對人體危害較大的重金屬元素。鉻可通過消化道、呼吸道、 皮膚和黏膜侵入人體，誘發(fā)肺癌和鼻咽癌。所有鉻的化合物都有毒性，六價鉻的毒性比三價 鉻幾乎大100倍。 鉻及其化合物的致癌作用已為IARC所肯定，具有潛期較長的遠期效應(yīng)。鉻對水體 的污染不僅在我國而且在全世界各國都已相當嚴重了。世界各國普遍把鉻污染列為重點防 治對象。 目前水體中重金屬鉻污染的治理方法主要有物理化學(xué)方法和生物修復(fù)法兩大類， 其中以物理化學(xué)方法中的混凝沉淀法、離子交換法和吸附法為主。吸附法是處理微污染水 體中重金屬鉻較為有效的方法，而吸附劑的選擇又是吸附法中至關(guān)重要的部分。常規(guī)技術(shù) 中通常采用活性氧化鋁作為吸附劑，因為它具有較大的比表面積，且除鉻效果比較穩(wěn)定，但 是活性氧化鋁的吸附容量不高，當水中的鉻含量較高時，效果不夠明顯，為此目前采用較多 的是二氧化錳_活性氧化鋁復(fù)合材料。但是在長期使用中，現(xiàn)有的二氧化錳_活性氧化鋁 復(fù)合材料依舊暴露出如下缺點由于材料粒徑較小、表面空隙較大，加上活性氧化鋁小球上 的二氧化錳的含量較低(小于5% )，且分散較不均勻，導(dǎo)致材料吸附容量小，除鉻效率低， 并且易發(fā)生二氧化錳脫落現(xiàn)象，造成水體的二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種分散性更好、吸附容量更大，且不會對水體造成二次污染 的納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑，能夠更為有效的降低微污染水體中的重金屬鉻 含量，保障出廠水達標。 本發(fā)明的技術(shù)方案是一種納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑，為顆粒狀物 質(zhì)，粒徑為4 6目，表面呈納米孔結(jié)構(gòu)，孔徑5 10nm。 本發(fā)明的上述納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑的BET比表面積為250 320m7g。 本發(fā)明所述的吸附劑中單位質(zhì)量活性氧化鋁小球上的二氧化錳含量為8 10% 。
本發(fā)明同時提供一種上述納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑的制備方法，包 括下述步驟 a.稱取2 5g，粒徑為4 6目的活性氧化鋁小球，用去離子水反復(fù)沖洗2_3次， 然后干燥備用；
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b.取50 500ml，且濃度為0. lmol/L lmol/L的高錳酸鉀溶液，在所述高錳酸
鉀溶液中按照高錳酸鉀表面活性劑還原劑=io : i : i的質(zhì)量比，分別加入表面活性
劑和還原劑，攪拌均勻待用；其中的表面活性劑為十六烷基磺酸鈉、二辛基琥珀酸磺酸鈉、 聚乙二醇800或聚乙二醇1000中的一種；還原劑為抗壞血酸、丙三醇或正丁醇中的一種；
c.將步驟a中預(yù)處理好的活性氧化鋁小球置于步驟b制備所得溶液中，均勻攪拌 1. 5 2h，攪拌速度50 70r/min，然后將活性氧化鋁小球取出，置于烘箱中在105。C下烘 2 3h，最后將烘干后的活性氧化鋁小球再次浸漬到上述溶液中，均勻攪拌1. 5 2h ;
d.將上述最后得到的含有活性氧化鋁小球的溶液轉(zhuǎn)移到襯有聚四氟乙烯的高壓 釜中，在150 16(TC溫度條件下反應(yīng)10 12h，自然冷卻至室溫，再經(jīng)過干燥處理，制得納 米二氧化錳_活性氧化鋁復(fù)合吸附劑。 上述制備方法的步驟a中稱取的活性氧化鋁小球外觀為白色，表面呈納米孔結(jié) 構(gòu)，孔徑5 10nm， BET比表面介于250 330m7g，粒徑4 6目。 上述制備方法中，步驟b制得的溶液的pH值控制在4 6之間，所述pH值的控制 采用加入酸的方法，酸可采用醋酸、碳酸或乙酸中的一種。 上述制備方法的步驟b中，加入的表面活性劑用以控制二氧化錳在活性氧化鋁小 球表面及內(nèi)部的分散度。 本發(fā)明最后還提供一種應(yīng)用于含鉻的凈水廠的快濾池過濾材料，其由本發(fā)明前述 所得納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑和石英砂按照納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合
吸附劑石英砂=i : ioo 200的體積比充分混勻后制成。 本發(fā)明的優(yōu)點是 1.與傳統(tǒng)的二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑相比，本發(fā)明提供的這種納米二氧
化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑，粒徑更大，加上表面為納米孔結(jié)構(gòu)，孔徑更小，故吸附速度
更快，吸附容量更大，對于20mg/L的含鉻溶液，20min即可達到吸附平衡，鉻的吸附容量高
達12mg/g，使溶液中的鉻含量小于0. 001mg/L，大大低于國家限值0. 05mg/L。故采用本發(fā)明
提供的吸附劑來降低飲用水源水體中的重金屬鉻含量，能夠可靠保障出廠水達標。 2.與以往不加表面活性劑制備的二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑相比，本發(fā)明
中每克活性氧化鋁小球上的二氧化錳含量更高，可達到8 10%，且在活性氧化鋁小球表
面的分散度更好，故使得負載后的二氧化錳不易脫落，不會對水體造成二次污染。 3.本發(fā)明提供的這種納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑，其制作成本低且制
作方法簡便、穩(wěn)定。
具體實施方式

實施例1 : 本實施例提供的這種納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑，外觀為黑色球形顆 粒狀物質(zhì)，粒徑4目，表面通過場發(fā)射電鏡觀測呈納米孔結(jié)構(gòu)，孔徑5nm， BET比表面積為 300. 52m7g。其制備方法步驟如下 a、稱取4. 0g，粒徑4目的活性氧化鋁小球，用去離子水反復(fù)沖洗2次，干燥后備用； 稱取的活性氧化鋁小球外觀為白色，表面呈納米孔結(jié)構(gòu)，孔徑5nm， BET比表面積325. 43m2/ g。
b、在200mL，濃度為0. 5mol/L高錳酸鉀溶液中，按照高錳酸鉀十六烷基磺酸
鈉抗壞血酸=10 : i : i的質(zhì)量比，分別加入十六烷基磺酸鈉和抗壞血酸，加入適當?shù)?br> 醋酸，調(diào)整溶液PH值為5，攪拌均勻待用； c.將步驟a中預(yù)處理好的活性氧化鋁小球置于上述溶液中，均勻攪拌2h，攪拌速 度50r/min，然后將活性氧化鋁小球取出，置于烘箱中在105。C下烘2h，最后將烘干后的氧 化鋁小球再次浸漬到上述的溶液中，均勻攪拌2h ; d.將上述最后得到的含有活性氧化鋁小球的溶液轉(zhuǎn)移到襯有聚四氟乙烯的高壓 釜中，在15(TC下反應(yīng)12h，自然冷卻至室溫，再經(jīng)過干燥處理，制得納米二氧化錳/活性氧 化鋁復(fù)合吸附劑。 取上述制備的納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑0. lg，置于100ml， 12. 5mg/ L的含鉻溶液中，快速攪拌20min后，取出吸附劑，測得含鉻溶液中的剩余鉻含量小于 0.001mg/L。
實施例2 : 本實施例提供的這種納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑，外觀為黑色球形顆 粒狀物質(zhì)，粒徑6目，表面通過場發(fā)射電鏡觀測呈納米孔結(jié)構(gòu)，孔徑8nm， BET比表面積為 295. 78m7g，其制備方法步驟如下 a.稱取2.0g，粒徑6目的活性氧化鋁小球，用去離子水沖洗2次，干燥后備用；稱 取的活性氧化鋁小球外觀為白色，表面呈納米孔結(jié)構(gòu)，孔徑8nm， BET比表面315. 21m7g。
b.在50mL，濃度為1. Omol/L高錳酸鉀溶液中，按照高錳酸鉀聚乙二醇800 :正
丁醇=10 : i : i的質(zhì)量比，分別加入聚乙二醇800和正丁醇，加入適當?shù)奶妓?，調(diào)整溶液
pH值為4.5，攪拌均勻待用； c.將步驟a中預(yù)處理好的活性氧化鋁小球置于上述溶液中，均勻攪拌2h，攪拌速 度60r/min，然后將活性氧化鋁小球取出，置于烘箱中在105。C下烘2h，最后將烘干后的氧 化鋁小球再次浸漬到上述的溶液中，均勻攪拌2h ; d.將上述最后得到的含有活性氧化鋁小球的溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯容器的高壓 釜中，在16(TC下反應(yīng)10h，自然冷卻至室溫，再經(jīng)過干燥處理，制得納米二氧化錳/活性氧 化鋁復(fù)合吸附劑。 取上述制備的納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑0. 2g，置于150mL，20mg/L的 含鉻溶液中，快速攪拌20min后，取出吸附劑，測得含鉻溶液中的剩余鉻含量小于0. 005mg/ L。 實施例3 : 提供一種應(yīng)用于含鉻的凈水廠的快濾池過濾材料，其由實施例1所得納米二氧化 錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑和石英砂按照納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑石英砂
=1 : 150的體積比充分混勻后制成。
權(quán)利要求
一種納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑，其特征在于為顆粒狀物質(zhì)，粒徑為4～6目，表面呈納米孔結(jié)構(gòu)，孔徑5～10nm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑，其特征在于所述吸附劑的BET比表面積為250 320m7g。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑，其特征在于吸附劑中單位質(zhì)量活性氧化鋁小球上的二氧化錳含量為8 10%。
4. 一種如權(quán)利要求1所述納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于包括下述步驟a. 稱取2 5g，粒徑為4 6目的活性氧化鋁小球，用去離子水反復(fù)沖洗2-3次，然后干燥備用；b. 取50 500ml，且濃度為0. lmol/L lmol/L的高錳酸鉀溶液，在所述高錳酸鉀溶液中按照高錳酸鉀表面活性劑還原劑=io : i : i的質(zhì)量比，分別加入表面活性劑和還原劑，攪拌均勻待用；其中的表面活性劑為十六烷基磺酸鈉、二辛基琥珀酸磺酸鈉、聚乙二醇800或聚乙二醇1000中的一種；還原劑為抗壞血酸、丙三醇或正丁醇中的一種；c. 將步驟a中預(yù)處理好的活性氧化鋁小球置于步驟b制備所得溶液中，均勻攪拌1. 5 2h，攪拌速度50 70r/min，然后將活性氧化鋁小球取出，置于烘箱中在105。C下烘2 3h，最后將烘干后的活性氧化鋁小球再次浸漬到上述溶液中，均勻攪拌1. 5 2h ;d. 將上述最后得到的含有活性氧化鋁小球的溶液轉(zhuǎn)移到襯有聚四氟乙烯的高壓釜中，在150 16(TC溫度條件下反應(yīng)10 12h，自然冷卻至室溫，再經(jīng)過干燥處理，制得納米二氧化錳_活性氧化鋁復(fù)合吸附劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于所述步驟a中稱取的活性氧化鋁小球外觀為白色，表面呈納米孔結(jié)構(gòu)，孔徑5 10nm， BET比表面積介于250 330m7g，粒徑4 6目。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于所述步驟b制得的溶液的pH值控制在4 6之間，所述pH值的控制采用加入酸的方法，酸可采用醋酸、碳酸或乙酸中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于所述步驟b中，加入的表面活性劑用以控制二氧化錳在活性氧化鋁小球表面及內(nèi)部的分散度。
8. —種由權(quán)利要求l所述納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑制成的快濾池過濾材料，其特征在于由納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑和石英砂按照納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑石英砂=i : 1Q0 200的體積比充分混勻后制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑，為顆粒狀物質(zhì)，粒徑為4～6目，表面呈納米孔結(jié)構(gòu)，孔徑5～10nm。與傳統(tǒng)的二氧化錳/活性氧化鋁復(fù)合吸附劑相比，本發(fā)明粒徑更大，加上表面為納米孔結(jié)構(gòu)，孔徑更小，故吸附速度更快，吸附容量更大，對20mg/L含鉻溶液，20min即可達吸附平衡，鉻吸附容量高達12mg/g，使溶液中鉻含量小于0.001mg/L，大大低于國家限值0.05mg/L。故采用本發(fā)明來降低飲用水源水體中的重金屬鉻含量，能夠可靠保障出廠水達標。同時本發(fā)明制備時由于加入表面活性劑，使活性氧化鋁小球上的二氧化錳含量更高，分散更加均勻，故負載后的二氧化錳不易脫落，不會對水體造成二次污染。
文檔編號B01J20/08GK101785989SQ20101014265
公開日2010年7月28日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者郭永福 申請人:蘇州科技學(xué)院