一種去除痕量六價(jià)鉻的改性活性炭吸附劑及其制法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改性活性炭吸附劑，特別涉及一種用于去除飲用水中痕量六價(jià)鉻并利用H2O2和Fe 2+聯(lián)合改性活性炭的吸附劑及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]活性炭是一種優(yōu)良的吸附劑，因其價(jià)格便宜易于獲得，且吸附效果較為出色，是處理含鉻廢水的常用吸附劑。其吸附性能主要由其表面化學(xué)性質(zhì)決定，其表面官能團(tuán)支配了其表面性質(zhì)，對(duì)吸附起關(guān)鍵作用，通過改性使活性炭的孔徑、表面官能團(tuán)種類、數(shù)量等發(fā)生變化，進(jìn)而使其性能發(fā)生改變。因而對(duì)活性炭的改性受到廣泛關(guān)注。
[0003]目前針對(duì)水中六價(jià)鉻的吸附去除的改性活性炭主要有以下幾種:1、化學(xué)試劑浸漬改性，常用的有酸、堿、鹽、有機(jī)物等改性劑改性；2、負(fù)載金屬改性，常用的有載鐵改性。
[0004]以上活性炭改性方法目前只是用于含鉻廢水的處理，含鉻廢水中鉻的濃度較高，濃度越高去除效率越好，而且根據(jù)廢水允許排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，容易達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)飲用水中痕量六價(jià)鉻污染的去除，尚未有該方面明確的研宄和處理藥劑，飲用水中痕量六價(jià)跟廢水相比含鉻濃度相差甚大，飲用水安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)對(duì)飲用水中的六價(jià)鉻的要求甚高，因此二者的研宄處理過程中藥劑的使用以及處理過程等不可同日而語。同時(shí)現(xiàn)有負(fù)載金屬改性或者浸漬改性，周期過長(zhǎng)，同時(shí)制作過程繁瑣，未曾用于飲用水中痕量六價(jià)鉻的去除處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種去除痕量六價(jià)鉻的改性活性炭吸附劑的制備方法。本發(fā)明采用亞鐵鹽和雙氧水聯(lián)合改性活性炭，制備周期短，制備方法簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，針對(duì)飲用水中痕量六價(jià)鉻的去除用量少，效果好，可作為突發(fā)性飲用水六價(jià)鉻痕量污染的應(yīng)急藥劑，意義重大
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供由上述制備方法制備得到的改性活性炭吸附劑。本發(fā)明利用雙氧水和亞鐵鹽聯(lián)合改性活性炭，所制備的吸附劑能夠高效吸附去除應(yīng)用水中痕量六價(jià)鉻，用量少，效果好。
[0007]本發(fā)明的再一目的在于提供上述改性活性炭吸附劑的應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]一種去除痕量六價(jià)鉻的改性活性炭吸附劑的制備方法，具體包括以下步驟:
[0010](I)稱取亞鐵鹽，溶入水中，攪拌溶解完全，得到亞鐵鹽溶液；
[0011](2)稱取活性炭，加入步驟⑴的亞鐵鹽溶液中，攪拌混勻，得到分散液；
[0012](3)稱取雙氧水，在攪拌的條件下，將雙氧水逐滴均勻加入步驟(2)的分散液中，滴加完放置10?30min，過濾，洗滌，烘干，得到改性活性炭吸附劑，鐵含量7.11 %?9.5%。
[0013]步驟(I)中所述亞鐵鹽為硫酸亞鐵，所述亞鐵鹽溶液的濃度為0.2moL/Lo
[0014]步驟⑵中所述亞鐵離子(Fe2+)與活性炭的質(zhì)量比(1:10)?(2:10);所述攪拌的轉(zhuǎn)速為60?90r/min，攪拌時(shí)間為1.5?2.5小時(shí)。
[0015]步驟(3)中所述雙氧水的質(zhì)量百分比濃度為30%;所述分散液中Fe2+與雙氧水中H2O2的摩爾比為(1:3)?(1:8);所述攪拌的轉(zhuǎn)速為180?240r/min。
[0016]步驟(3)中所述洗滌的條件為采用去離子水洗滌至濾液中無Fe3+;所述烘干條件為于105?110°C烘干至恒重。
[0017]所述活性炭為300目粉末活性炭。
[0018]一種改性活性炭吸附劑由上述制備方法制備得到。所述改性活性炭吸附劑的比表面積(m2/g)為 1485.6-1128.7，含氧量為 13.09-16.39%，鐵含量 7.11-9.5%。
[0019]上述改性活性炭吸附劑應(yīng)用于去除飲用水中六價(jià)鉻。
[0020]原理:本發(fā)明利用雙氧水對(duì)活性炭表面官能團(tuán)進(jìn)行氧化處理，增加表面含氧基團(tuán)的含量，增強(qiáng)表面極性及對(duì)極性物質(zhì)和金屬離子的吸附性能，同時(shí)活性炭中微孔量增加。于此同時(shí)，雙氧水和亞鐵反應(yīng)生成三價(jià)鐵，經(jīng)過雙氧水的改性活性炭，能更好的吸附鐵離子，形成鐵改性，在酸性條件下以Fe3+及Fe (OH) 2+吸附在活性炭表面，六價(jià)鉻在酸性條件下主要以HCrO4-存在，則通過靜電吸附原理，用于去除六價(jià)鉻。因此雙氧水的在本發(fā)明中存在雙重功能，在增加活性炭的吸附性能的前提下，進(jìn)一步增加了鐵離子在其表面的吸附量，最終增大對(duì)水中六價(jià)鉻的吸附量。綜上所述，用雙氧水和硫酸亞鐵聯(lián)合改性活性炭，所制備的吸附劑具有較好的吸附效果。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0022](I)生產(chǎn)周期短，操作簡(jiǎn)單；
[0023](2)藥劑消耗量少，原材料價(jià)格低，經(jīng)濟(jì)成本低；
[0024](3)對(duì)六價(jià)鉻的吸附效果良好，針對(duì)痕量的0.3mg/L的水樣，最高吸附率達(dá)到97.78%。
【附圖說明】
[0025]圖1為實(shí)施例1?9制備的改性活性炭吸附劑處理含六價(jià)鉻水樣的吸附率曲線；圖中例I?例9分別為實(shí)施例1?實(shí)施例9制備的吸附劑；
[0026]圖2為實(shí)施例1?9制備的改性活性炭吸附劑處理水樣后水中六價(jià)絡(luò)濃度曲線；圖中例I?例9分別為實(shí)施例1?實(shí)施例9制備的吸附劑；
[0027]圖3為實(shí)施例6制備的改性活性炭吸附劑處理不同濃度六價(jià)鉻水樣后水中六價(jià)鉻濃度曲線；
[0028]圖4為實(shí)施例6制備的改性活性炭吸附劑處理0.3mg/L水樣后EDS分層圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0030]實(shí)施例1
[0031]一種去除痕量六價(jià)鉻的改性活性炭吸附劑的制備方法，具體包括以下步驟:
[0032](I)將硫酸鹽亞鐵(FeSO4.7H20)溶入水中，得到亞鐵鹽溶液即硫酸亞鐵溶液，溶液的濃度為0.2mol/L ；
[0033](2)稱取5g干燥的活性炭，加入44.6mL上述硫酸亞鐵溶液(鐵含量為0.5g)中，攪拌混勻(攪拌的轉(zhuǎn)速為90r/min，攪拌時(shí)間為2小時(shí))，得到分散液；其中，活性炭與Fe2+質(zhì)量比為10:1 ；
[0034](3)量取2.73mL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水，在攪拌(攪拌的轉(zhuǎn)速為180r/min)的條件下，將雙氧水逐滴均勻(滴加的速度為30滴/min)加入步驟(2)中的分散液中，滴加完后放置1min ;其中Fe2+與雙氧水的物質(zhì)量的比為1:3 ;
[0035](4)將上述溶液用去離子水洗滌，至濾液中無Fe3+，105°C烘干至樣品恒重，得到改性活性炭吸附劑；該吸附劑中鐵含量7.11%,比表面積1485.6m2/g，對(duì)飲用水中含量0.3mg/L痕量六價(jià)鉻的吸附率達(dá)到84.84%。
[0036]實(shí)施例2
[0037]一種去除痕量六價(jià)鉻的改性活性炭吸附劑的制備方法，具體包括以下步驟:
[0038](I)將硫酸鹽亞鐵(FeSO4.7H20)溶入水中，得到亞鐵鹽溶液即硫酸亞鐵溶液，溶液的濃度為0.2mol/L ；
[0039](2)稱取5g干燥的活性炭，加入44.6mL上述硫酸亞鐵溶液(鐵含量為0.5g)中，攪拌混勻(攪拌的轉(zhuǎn)速為90r/min，攪拌時(shí)間為2小時(shí))，得到分散液；活性炭與Fe2+質(zhì)量比為 10:1 ；
[0040](3)量取5.46mL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水，在攪拌(攪拌的轉(zhuǎn)速為200r/min)的條件下，將雙氧水逐滴均勻(滴加的速度為30滴/min)加入步驟(2)中的分散液中，滴加完放置20min ;其中Fe2+與雙氧水的摩爾比為1:6 ;
[0041](4)將上述溶液用去離子水洗滌，至濾液中無Fe3+，110°C烘干至樣品恒重，制得改性活性炭吸附劑；該吸附劑中鐵含量7.26%,比表面積1457.8m2/g，對(duì)飲用水中含量0.3mg/L痕量六價(jià)鉻的吸附率達(dá)到84.71 %。
[0042]實(shí)施例3
[0043]一種去除痕量六價(jià)鉻的改性活性炭吸附劑的制備方法，具體包括以下步驟:
[0044](I)將硫酸鹽亞鐵(FeSO4.7H20)溶入水中，得到亞鐵鹽溶液即硫酸亞鐵溶液，溶液的濃度為0.2mol/L ；
[0045](2)稱取5g干燥的活性炭，加入44.6mL上述硫酸亞鐵溶液(鐵含量為0.5g)中，攪拌混勻(攪拌的轉(zhuǎn)速為90r/min，攪拌時(shí)間為2小時(shí))，得到分散液，活性炭與Fe2+質(zhì)量比為 10:1 ；
[0046](3)量取7.29mL質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水，在攪拌(攪拌的轉(zhuǎn)速為240r/min)的條件下，室溫下將雙氧水均勻滴加(滴加的速度為30滴/min)于步驟(2)中的分散液中，滴加完后放置30min ;其中Fe2+與H2O2的摩爾比為1:8 ；
[0047](4)將上述溶液用去離子水洗滌，至濾液中無Fe3+，105°C烘干至樣品恒重，制得改性活性炭吸附劑；該吸附劑中鐵含量7.39%,比表面積1444.lm2/g，對(duì)飲用水中含量0.3mg/L痕量六價(jià)鉻的吸附率達(dá)到84.21 %。
[0048]實(shí)施例4
[0049]一種去除痕量六價(jià)鉻的改性活性炭吸附劑的制備方法，具體包括以下步驟:
[0050](I)將硫酸鹽亞鐵(FeSO4.7H20)溶入水中，得到亞鐵鹽溶液即硫酸亞鐵溶液，溶液的濃度為0.2mol/L ；
[0051](2)稱取1g干燥的活性炭，加入10mL上述亞鐵鹽溶液(鐵含量為1.12g)中，攪拌混勻(攪拌的轉(zhuǎn)速為80r/min，攪拌時(shí)間為2小時(shí))，得到分散液，其中活性炭與Fe2+質(zhì)量比為 10:1.12 ；
[0052](3)取6.12ml質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水，在攪拌的條件下(轉(zhuǎn)速為220r/min)，室溫條件下將雙氧水均勻滴加(滴加的速度為30滴/min)于步驟(2)中的分散液中，滴加完后放置30min ;其中Fe2+與H2O2的摩爾比為1:3 ；
[0053](4)將上述溶液用去離子水洗滌，至濾液中無Fe3+，108°C至樣品恒重，制得改性活性炭吸附劑；該吸附劑中鐵含量7.38%，比表面積1392.4m2/g，對(duì)飲用水中含量0.3mg/L痕量六價(jià)鉻的吸附率達(dá)到85.97%。
[0054]實(shí)施例5
[0055]一種去除痕量六價(jià)鉻的改性活性炭吸附劑的制備方法，具體包括以下步驟:
[0056](I)將硫酸鹽亞鐵(FeSO4.7H20)溶入水中，得到亞鐵鹽溶液即硫酸亞鐵溶液，溶液的濃度為0.2m