申请日2018.04.23
公开(公告)日2018.09.04
IPC分类号B01J20/06; C02F1/28; C02F101/10
摘要
本发明提供了一种基于一种镁铁二元水滑石去除废水中砷酸根的方法，属于环境保护领域水处理吸附技术方向。采用共沉淀的方式制备出Mg2Fe‑LDHs吸附剂。在室温条件下，按吸附剂与废水中所含砷酸根阴离子的质量比为(0.16‑8)：1的比例，将该吸附剂加入到废水溶液中，搅拌1h，即可达到吸附平衡。该吸附剂吸附砷酸根阴离子的量可达415mg/g。该方法具有成本低、工艺简单、处理效果好的优点。
权利要求书
1.一种去除废水中砷酸根离子的吸附剂，其特征在于，包括以下步骤：镁铁二元水滑石采用共沉淀的方法制备;按吸附剂与废水中所含砷酸根阴离子的质量比为(0.16-8)：1的比例，将该吸附剂加入到废水溶液中，磁力搅拌，在25℃温度下反应搅拌1h，滤出吸附剂，采用ICP检测废水中残留的砷酸根阴离子的量。
2.根据权利要求1所述的吸附剂，其特征在于，吸附剂为镁铁二元水滑石。
3.根据权利要求2所属的镁铁二元水滑石，其特征在于，镁铁比例可为2:1、3:1或4:1。
4.根据权利要求1所述的硫氰酸根离子，其特征在于，废水中砷酸根阴离子的可测量浓度范围为(0.05-0.2)M。
说明书
一种去除废水中砷酸根离子的吸附剂
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及将镁铁二元水滑石作吸附剂去除废水中砷酸根的应用。
背景技术
砷是目前人们发现的毒性最强的物质之一，它可以引起人体肝、肾功能损害，破坏神经、血液及免疫系统，严重时甚至会引发癌症。水环境是砷产生和释放毒害效应的重要介质和途径。冶金、化工、制革、纺织等含砷工业废水的排放以及含砷农药的使用等人为活动使得某些地区的地表水或地下水砷含量急剧升高，严重威胁人们的健康。砷酸根是砷在水体中一种常见的存在形式，因此研究开发有效处理含砷酸根的废水的技术十分必要。
目前去除水中砷酸根常用的方法是沉淀法，砷酸根能与许多金属离子形成难溶盐，使用氧化钙或氢氧化钙、电石渣等通过共沉淀的方式，可以有效的去除水体中的砷酸根。其它沉淀法还有铁盐沉淀法、铝盐沉淀法、镁盐沉淀法、磷酸盐法、硫化法等。共沉淀法虽能暂时去除水体中的砷酸根，但是随着时间流逝，沉淀里的砷酸根会逐步缓释到水体中，造成二次污染。除了沉淀法之外，还有吸附法、离子交换法、离子洗涤法、电凝聚法、萃取法等。吸附法被广泛应用在去除水体污染物上，具有成本低、工艺简单、处理效果好的优点。
层状双金属氢氧化物(LDH)材料由于其层间阴离子可交换的特性，被广泛应用在水处理领域。国内专利CN1830822A、CN104801527A分别报道了Mg(Zn)Al-LDHs、CaAl-LDHs能用来吸附废水中的砷酸根的方法，但是其吸附效率很低，而且需要花费大量的时间来制备LDHs，不能很好的满足工业应用的要求。
为了克服现有技术中存在的不足，本发明采用一种简便制备方法，只需要很短时间就能制备高性能吸附剂，其吸附砷酸根的能力达到415mg/g，显示出巨大的应用潜能和较大的经济价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种去除废水中砷酸根的吸附剂。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
a.制备反应液：将硝酸镁和硝酸铁的混合溶液与碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液同时滴加到去离子水中，其中所述的硝酸镁和硝酸铁的混合溶液中镁离子与铁离子的摩尔比为2:1、3:1或4:1，优选为2:1，所述的碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液中碳酸根与氢氧根的摩尔比为3:1;
b.共沉淀反应：上述反应液以(0.5-20)mL/min滴加速度，去离子水的pH控制在6-11;
c.离心浓缩上述镁铁二元水滑石悬浮液，然后干燥底部沉淀，得到粉末状的镁铁二元水滑石;
d.吸附反应：按吸附剂与废水中所含砷酸根的质量比为(0.16-8)：1的比例，将该吸附剂加入到废水溶液中，磁力搅拌，在25℃温度下反应1h达到吸附平衡，滤出吸附剂，该方法适用于砷酸根的浓度为(0.05-0.2)M的废水水溶液。
具体地，所述在砷酸根的浓度为(6.95-10)mg/mL的废水中，投加(20-100)mg/mL的镁铁比为2:1的二元水滑石，吸附剂的最大吸附量达到415mg/g。
本发明通过物理与化学作用相结合的方法，通过制备镁与铁元素的优选比为2:1的镁铁二元水滑石，实现最大程度的吸附去除水体砷酸根。
具体实施方式
1.制备Mg2Fe-LDHs
(1)将23.68g的硝酸镁和32.32g的硝酸铁溶解到200mL的水中，命名为溶液A。将31.8g的碳酸钠和4g的氢氧化钠溶解到200mL的水中，命名为溶液B。将溶液A和溶液B以0.5mL/min的速度同时滴加到脱二氧化碳的去离子水中，形成反应液，通过调节溶液A和溶液B的滴加速度，将去离子水的pH始终保持在(6±0.3)，滴加完在室温条件下晶化6h，离心干燥，得到粉末状的Mg2Fe-LDHs。
(2)将23.68g的硝酸镁和32.32g的硝酸铁溶解到200mL的水中，命名为溶液A。将31.8g的碳酸钠和4g的氢氧化钠溶解到200mL的水中，命名为溶液B。将溶液A和溶液B以20mL/min的速度同时滴加到脱二氧化碳的去离子水中，形成反应液，通过调节溶液A和溶液B的滴加速度，将去离子水的pH始终保持在(11±0.3)，滴加完在室温条件下晶化6h，离心干燥，得到粉末状的Mg2Fe-LDHs。
2.砷酸根的吸附性能测试
将8.8g的Mg2Fe-LDHs分散的200mL的脱二氧化碳的去离子水中，混合搅拌均匀，然后加入砷酸根的含量为1.39g的砷酸钠，混合均匀后，搅拌1h后，过滤得到上层清液，用电感耦合等离子体光谱仪(ICP)测砷酸根的剩余含量，通过换算，计算出吸附剂吸附砷酸根的量，经计算平衡时Mg2Fe-LDHs的吸附砷酸根的量为157mg/g。
将0.7g的Mg2Fe-LDHs分散的200mL的脱二氧化碳的去离子水中，混合搅拌均匀，然后加入砷酸根的含量为5.56g的砷酸钠，混合均匀后，搅拌1h后，过滤得到上层清液，用电感耦合等离子体光谱仪测磷酸根的剩余含量，通过换算，计算出吸附剂吸附磷酸根的量，经计算平衡时Mg2Fe-LDHs的吸附砷酸根的量为415mg/g。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
