一種去除水中有毒元素砷的吸附劑及其應用，所述吸附劑由鋯錳復合氧化物對酸洗后的粉煤灰進行修飾而得。本發明專利技術還提供了利用上述吸附劑去除污染水中砷酸根離子的方法。本發明專利技術所述的吸附劑克服了常見粉煤灰吸附材料對砷的吸附容量低，選擇性不高，吸附效果不好的特點，利用粉煤灰這種固體廢棄物，變廢為寶，達到以廢治廢的目的。同時因為粉煤灰價錢低，制備吸附劑的方法簡單，因而具有良好的經濟和環境效益。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種吸附劑及其應用，尤其涉及一種去除水中有毒元素砷的吸附劑及其應用，屬水處理
技術介紹
砷是一種環境中普遍存在、毒性強、可致癌的元素。有研究表明，長期接觸砷，即使是很低的濃度也可以引起生物體的病變。長期接觸和飲用被砷污染的水體，會引起肺癌、肝癌和皮膚癌等。為了最小化砷的危害，世界衛生組織(WHO)規定飲用水的砷含量不得超過IOy g/L。所以，去除水體中的砷對保護生態環境和人類健康都具有十分重要的意義。目前，去除水體中的砷主要方法有混凝沉淀法、離子交換法、膜處理法和吸附法。其中吸附法被認為是最有前途的方法，這是因為吸附法具有其他方法不具備的有點，如操 作簡單、成本效益好等。用多元復合氧化物修飾粉煤灰做吸附劑是近幾年來比較流行的方法。這種方法利用到粉煤灰的多孔性和比表面積大的特點，同時使粉煤灰變廢為寶，妥善處理電廠固體廢棄物。而且多元復合氧化物比一元氧化物修飾可得到更好的吸附效果。因為粉煤灰比較廉價，多元復合氧化物修飾方法簡單，吸附容量較高，處理效果理想。所以這種制備吸附劑的方法可以廣泛使用。但是粉煤灰自身對水溶液中五價砷的飽和吸附容量不高，處理效果不好，解決這一問題、以充分利用粉煤灰，是十分必要的。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是克服現有技術之缺陷、提供一種去除水中有毒元素砷的吸附劑，所述吸附劑對砷的吸附容量高、處理效果好。此外，本專利技術還要進一步提供所述吸附劑的應用。本專利技術所述技術問題是由以下技術方案實現的。一種去除水中有毒元素砷的吸附劑，所述吸附劑由鋯錳復合氧化物對酸洗后的粉煤灰進行修飾而得。上述吸附劑，所述鋯錳氧化物由ZrOCl2 ·8Η20和MnSO4 -H2O制備而成，兩者的摩爾比在1:4至3:2。上述吸附劑，所述酸洗后的粉煤灰的粒徑為小于60Mffl，并經弱酸進行預處理；所述弱酸進行預處理具體為將粉煤灰加入去離子水，200r/min條件下攪拌，用2 mol/L稀硝酸調節溶液pH=2，同時維持pH恒定，保持200r/min轉速攪拌lh，將攪拌后的溶液過濾，反復沖洗直到沖洗后的溶液PH為6. 5-7. 5為止，在105°C下真空干燥6 h，即得酸洗后的粉煤灰。上述吸附劑，所述鋯錳復合氧化物對粉煤灰進行修飾的過程為在水溶液中加入氧氯化鋯和硫酸錳生成鋯錳氧化物，再加入弱酸處理后的粉煤灰，使鋯錳氧化物沉積到粉煤灰表面，即得吸附劑。上述吸附劑，所述用鋯錳復合氧化物對粉煤灰進行修飾的過程具體為將氧氯化鋯和硫酸錳加入到水溶液中，在200r/min攪拌的情況下用I mol/L的氫氧化鈉調節pH=7. 5，持續攪拌lh，然后加入清洗后的粉煤灰，粉煤灰的量與溶液的固液比I 20 (g/mL)，繼續攪拌O. 5h，待反應完成后靜止24小時老化，過濾，用去離子水反復沖洗粉煤灰直到沖洗后的溶液的PH為7-8，收集修飾后的粉煤灰，在真空干燥箱內、以80 °C溫度真空干燥4小時，即得能夠吸附水中有毒元素砷的吸附劑。一種利用吸附劑去除污染水中砷酸根離子的方法，所述方法利用上述吸附齊U，在pH為3-5的條件下進行砷酸根離子的吸附，吸附溫度為20-60°C，吸附時間為30min-120mino上述方法，當水中砷離子的濃度范圍為O. 05_5(^g/mL，吸附劑與污染水的重量比為 1:2500。本專利技術所述的去除水中有毒元素砷的吸附劑，其優點在于(1)它利用電廠固體 廢棄物粉煤灰為原材料制備高效砷吸附劑，達到以廢治廢、變廢為寶的目的；(2)制備過程簡單易行，成本低廉；(3)負載后的粉煤灰對污染水中砷酸根離子的吸附能力強，吸附容量較高(在溶液pH為3-5，震蕩2 h，吸附劑量I g/L，初始濃度10 Pg/mL時，砷的去除率可達93.81% - 98. 08% ;在溶液pH= 3，震蕩20 h，吸附劑量I g/L，初始濃度50 Pg/mL時，飽和吸附容量為38. 36 mg/g)。附圖說明圖I酸洗粉煤灰的掃描電子顯微鏡(SEM)照片；圖2負載鋯錳復合氧化物粉煤灰材料掃描電子顯微鏡(SEM)照片。具體實施例方式下面結合具體實施方式對本專利技術作進一步詳細說明。實施例I酸洗粉煤灰 取IOg粉煤灰于500 mL大燒杯中，加入400 mL去離子水，置于磁力攪拌器上劇烈攪拌，然后，用2mol/L的硝酸調節溶液pH=2，攪拌lh，在攪拌的過程中保證pH=2。停止攪拌，用去離子水反復沖洗粉煤灰，至沖洗后的水為中性(pH為6. 5-7. 5)，并在105°C下干燥6 h，制得酸洗后粉煤灰。實施例2鋯錳復合氧化物修飾粉煤灰材料制備 向250mL的錐形瓶中加入200mL的去離子水，再分別加入4. 028g ZrOCl2 · 8H20和8.451g MnSO4 · H2O,鋯與錳的摩爾比(Zr =Mn=I: 4)放到磁力攪拌器上劇烈攪拌。向溶液中加入lmol/L的NaOH溶液，調節pH=7. 5。為了保證鋯錳氧化物充分反應，讓溶液劇烈攪拌Ih,同時用lmol/L的NaOH調節溶液pH，使pH始終為7. 5。將實施例I制備的酸洗粉煤灰IOg加入到溶液中，充分攪拌O. 5h。然后靜置老化24h。用去離子水反復沖洗粉煤灰，直到濾液澄清透亮且pH為7-8。收集反應后的粉煤灰在80°C下真空環境下干燥4h，制的鋯錳氧化物修飾粉煤灰復合材料。實施例3鋯錳氧化物修飾粉煤灰復合材料制備 向250mL的錐形瓶中加入200mL的去離子水，再分別加入12. 084g ZrOCl2 · 8H20和4. 226g MnSO4 · H2O,鋯與錳的摩爾比(Zr Mn=3:2)放到磁力攪拌器上劇烈攪拌。其他條件同實施例2。實施例4吸附去除污染水中砷酸根離子 用沒有處理過的原灰做吸附劑，吸附去除污染水中的五價砷離子。吸附實驗在20°C，50mL密閉容器中進行，五價砷離子初始濃度為5 μ g/mL—30 μ g/mL,溶液pH為4，吸附劑投加量為O. 02g，吸附時間為20h，最大吸附量為4. 709mg/g。實施例5吸附去除污染水中砷酸根離子 用實施例I中酸洗后的粉煤灰做吸附劑，吸附條件同實施例4，吸附劑的最大吸附量為3.887 mg/g ο對比實施例4,酸洗過程可以避免原灰中的污染物被攜帶進入水體。實施例6吸附去除污染水中砷酸根離子 用實施例3中鋯錳復合氧化物修飾粉煤灰(Zr Mn=3:2)做吸附劑，吸附去除污染水·中的五價砷酸根離子。吸附實驗在20°C，50mL密閉容器中進行，砷酸根離子初始濃度為5μ g/mL—50 μ g/mL，溶液pH為3，吸附劑投加量為lg/L，吸附時間為20h，最大吸附量為38.36mg/g。對比實施例5，可見，用鋯錳氧化物修飾粉煤灰可以有效的提高粉煤灰對砷的吸附容量。實施例7吸附去除污染水中砷酸根離子 用實施例2中鋯錳復合氧化物修飾粉煤灰(Zr =Mn=I: 4)做吸附劑，吸附條件同實施例6，吸附劑的最大吸附量為34. 45mg/g。對比實施例6，可見，提高Zr與Mn的比例，可以提高吸附材料對于水中砷的吸附能力。實施例8吸附去除污染水中砷酸根離子 用實施例3中鋯錳氧化物修飾粉煤灰(Zr Mn=3:2)做吸附劑，吸附去除污染水中的砷酸根離子。吸附實驗在20°C，50mL密閉容器中進行，五價砷離子初始濃度本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種去除水中有毒元素砷的吸附劑，其特征在于，所述吸附劑由鋯錳復合氧化物對酸洗后的粉煤灰進行修飾而得。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：苑春剛，金毅，江萬平，
申請(專利權)人：華北電力大學保定，
類型：發明
國別省市：
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