專利名稱：除砷吸附劑的制備方法和除砷吸附劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種除砷吸附劑的制備方法和除砷吸附劑。
背景技術(shù)：
砷是一種毒性很高的原生質(zhì)毒物，也是一種誘導(dǎo)有機(jī)體突變的物質(zhì)，已被美國(guó)疾病控制中心(CDC)和國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)確定為第一類致癌物。飲用水中砷含量超標(biāo)現(xiàn)象往往發(fā)生在地下水中。天然條件下地下水砷的異常富集已經(jīng)威脅世界數(shù)億居民的身體健康。目前，用于水質(zhì)除砷的技術(shù)主要是混凝沉淀技術(shù)和吸附技術(shù)。混凝沉淀技術(shù)相對(duì)較為成熟，但會(huì)產(chǎn)生大量化學(xué)污泥，這些污泥的處理和處置相對(duì)困難，處理不當(dāng)可產(chǎn)生二次污染。在吸附技術(shù)中，常用的吸附劑主要為零價(jià)鐵、活性氧化鋁和活性炭等，這些吸附劑存在著價(jià)格昂貴、吸附容量低或者吸附劑溶出等問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，提出了關(guān)于利用菱鐵礦與赤鐵礦的混合粉末作為除砷吸附劑的方法，如，中國(guó)專利200710064823. 0，高效除砷復(fù)合吸附劑的制備方法和應(yīng)用方法。該吸附劑需要分別對(duì)菱鐵礦與赤鐵礦進(jìn)行選取，粉碎，并對(duì)粉碎后的菱鐵礦與赤鐵礦進(jìn)行篩分、 物理混合，以得到除砷吸附劑。但是，由于上述相關(guān)技術(shù)中的原材料在篩分過(guò)程中造成了一定的浪費(fèi)，部分礦物粉末得不到有效利用，并且在物理混合過(guò)程中由于菱鐵礦與赤鐵礦本身的成分和結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生變化，從而使得這種除砷吸附劑在除砷效果上具有一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種除砷吸附劑的制備方法和除砷吸附劑，以解決相關(guān)技術(shù)中的除砷吸附劑在除砷效果上具有一定的限制的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)是上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種除砷吸附劑的制備方法，其包括步驟S102，選取天然菱鐵礦粉末；步驟S104，在所選的天然菱鐵礦粉末中，加入適量的去離子水以及適量的粘合劑，得到混合粘稠物；步驟S106，對(duì)所得到的混合粘稠物進(jìn)行濕法擠壓造粒；步驟S108，對(duì)由濕法擠壓造粒得到的顆粒進(jìn)行灼燒。進(jìn)一步地，上述步驟S108包括在馬弗爐中采用300_450°C的溫度對(duì)由所述濕法擠壓造粒得到的顆粒灼燒3-4小時(shí)。進(jìn)一步地，上述步驟S102包括將所述天然菱鐵礦粉碎成粒度小于0. IOmm的粉末。進(jìn)一步地，上述步驟S106中，經(jīng)過(guò)濕法擠壓造粒得到粒度為3_4mm的顆粒。進(jìn)一步地，上述步驟S104中所加入的粘結(jié)劑為所述混合粘稠物總重量的 0. 5% -1%。進(jìn)一步地，上述粘結(jié)劑為鋁溶膠。
進(jìn)一步地，上述步驟S104中，所述去離子水與所述天然菱鐵礦粉末兩者的重量比為1 9 1 4。進(jìn)一步地，上述步驟S102中，選取的天然菱鐵礦中菱鐵礦的含量為總含量的 70% -80%。為了實(shí)現(xiàn)是上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種除砷吸附劑，其由上述用于強(qiáng)化除砷的天然菱鐵礦改性方法中的一種制備得到。進(jìn)一步地，上述除砷吸附劑中至少含有50% -70%的菱鐵礦，5% -20%的赤鐵礦。本發(fā)明具有以下有益效果1)通過(guò)對(duì)天然菱鐵礦粉末進(jìn)行濕法擠壓造粒和灼燒，使得天然菱鐵礦的晶格發(fā)生了變化，并有一部分天然菱鐵礦轉(zhuǎn)化成了赤鐵礦，從而生成了除砷吸附劑。由于本發(fā)明采用一種原材料(即天然菱鐵礦)實(shí)現(xiàn)了高效除砷吸附劑的制備，從而簡(jiǎn)化了制備工藝。此外， 由于灼燒處理，使得菱鐵礦和赤鐵礦的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，從而改善了除砷效果。2)由于除砷吸附劑呈顆粒狀，使得用戶可以方便地將除砷吸附劑放置在過(guò)濾器 (柱狀反應(yīng)器)中對(duì)高砷水進(jìn)行過(guò)濾，不僅便于使用，而且便于材料吸附飽和后的活化再生。此外，使得除砷吸附劑的比表面積和水動(dòng)力阻力達(dá)到最優(yōu)化，從而進(jìn)一步提高了除砷吸附劑的使用效率。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的除砷吸附劑的制備方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天然菱鐵礦原樣和改性后吸附劑的X射線衍射分析譜圖。
具體實(shí)施例方式應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本發(fā)明提供進(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。首先，結(jié)合實(shí)施示例描述除砷吸附劑的制備方法。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的除砷吸附劑的制備方法的流程圖。如圖1所示，在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的除砷吸附劑的制備方法可以包括以下步驟步驟S102，選取天然菱鐵礦粉末；步驟S104，在所選的天然菱鐵礦粉末中，加入適量的去離子水以及適量的粘合劑， 得到混合粘稠物；步驟S106，對(duì)所得到的混合粘稠物進(jìn)行濕法擠壓造粒；步驟S108，對(duì)由濕法擠壓造粒得到的顆粒進(jìn)行灼燒。通過(guò)對(duì)天然菱鐵礦粉末進(jìn)行濕法擠壓造粒和灼燒，使得一部分天然菱鐵礦!^CO3 發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)生成了赤鐵礦狗203(反應(yīng)式1)。由于菱鐵礦!^eCO3和赤鐵礦!^e2O3可以與水中砷酸根和亞砷酸根發(fā)生反應(yīng)，從而降低了水中砷的含量，達(dá)到除砷的效果。4FeC03+02 — 2Fe203+4C02(1)
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由于本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)一種原材料經(jīng)過(guò)造粒和灼燒實(shí)現(xiàn)了除砷吸附劑的制備，使得不需要如現(xiàn)有技術(shù)中那樣分別選擇粒度合適的天然菱鐵礦粉末和天然赤鐵礦粉末來(lái)生成除砷吸附劑，不僅充分利用了原材料，而且簡(jiǎn)化了制備工藝。此外，由于灼燒處理，使得菱鐵礦晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，并產(chǎn)生了一定量的赤鐵礦，從而進(jìn)一步改善了除砷效果。圖2為天然菱鐵礦原樣和改性后吸附劑的X射線衍射分析譜圖。在圖2中，① 表示天然菱鐵礦原樣；②表示改性后吸附劑；S表示菱鐵礦(Siderite) ；H表示赤鐵礦 (Hematite) ；Q 表示石英(Quartz) ；D 表示白云石(Dolomite)。從圖2中可以看出，改性后吸附劑中含有一定量的赤鐵礦(約為10%)。此外，菱鐵礦的晶格發(fā)生了相應(yīng)的變化由原來(lái)在2 θ =42.4°處相對(duì)較強(qiáng)的峰(圖2中的①)，變成與2 θ = 38.2°或46. 0°處的基本一致的峰強(qiáng)(圖2中的②)。此外，在本發(fā)明實(shí)施例中，將灼燒得到的顆粒作為除砷吸附劑。由于除砷吸附劑呈顆粒狀，使得用戶可以方便地將除砷吸附劑放置在過(guò)濾器(柱狀反應(yīng)器)中對(duì)高砷水進(jìn)行過(guò)濾，不僅便于使用，而且便于材料吸附飽和后的活化再生。此外，使得除砷吸附劑的比表面積和水動(dòng)力阻力達(dá)到最優(yōu)化，從而進(jìn)一步提高了除砷吸附劑的使用效率。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，上述步驟S108可以包括在馬弗爐中采用300-450°C 的溫度對(duì)由所述濕法擠壓造粒得到的顆粒灼燒3-4小時(shí)。在添加一定水分和鋁溶膠后，經(jīng)過(guò)300-450°C，3-4h的灼燒能夠使改性吸附劑中各礦物含量達(dá)到一個(gè)最佳比例，該比例對(duì)其除砷過(guò)程更有利。如表1和2中所述，本發(fā)明實(shí)施例所述的吸附劑無(wú)論對(duì)As (III)還是對(duì)As ( V )的去除效率都大大高于天然菱鐵礦原樣和其它改性條件下的吸附劑。表1 不同吸附劑除砷效果比較(液固比為100/1)
權(quán)利要求
1.一種除砷吸附劑的制備方法，其特征在于，包括步驟S102，選取天然菱鐵礦粉末；步驟S104，在所選的天然菱鐵礦粉末中，加入適量的去離子水以及適量的粘合劑，得到混合粘稠物；步驟S106，對(duì)所得到的混合粘稠物進(jìn)行濕法擠壓造粒；步驟S108，對(duì)由濕法擠壓造粒得到的顆粒進(jìn)行灼燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S108包括在馬弗爐中采用300-450°C的溫度對(duì)由所述濕法擠壓造粒得到的顆粒灼燒3-4小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S102包括將所述天然菱鐵礦粉碎成粒度小于0. IOmm的粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S106中，經(jīng)過(guò)濕法擠壓造粒得到粒度為3-4mm的顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S104中，所加入的粘結(jié)劑為所述混合粘稠物總重量的0. 5% -1%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑為鋁溶膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S104中，所述去離子水與所述天然菱鐵礦粉末兩者的重量比為1 9 1 4。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S102中，所選取的天然菱鐵礦中菱鐵礦的含量為總含量的70% -80%。
9.一種除砷吸附劑，其特征在于，由權(quán)利要求1至8中的一個(gè)所述的用于強(qiáng)化除砷的天然菱鐵礦改性方法制備得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的除砷吸附劑，其特征在于，所述除砷吸附劑中至少含有 50% -70%的菱鐵礦和5% -20%的赤鐵礦。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種除砷吸附劑的制備方法和除砷吸附劑，其中，該除砷吸附劑的制備方法包括步驟S102，選擇天然菱鐵礦粉末；步驟S104，在所選的天然菱鐵礦粉末中，加入適量的去離子水以及適量的粘合劑，得到混合粘稠物；步驟S106，對(duì)所得到的混合粘稠物進(jìn)行濕法擠壓造粒；步驟S108，對(duì)由濕法擠壓造粒得到的顆粒進(jìn)行灼燒。本發(fā)明采用濕法造粒和灼燒來(lái)生成具有顆粒狀的除砷吸附劑，解決相關(guān)技術(shù)中的除砷吸附劑在除砷效果上具有一定的限制的問(wèn)題，由于菱鐵礦的結(jié)構(gòu)和礦物成份發(fā)生了改變，從而進(jìn)一步改善了除砷效果。
文檔編號(hào)C02F1/58GK102233256SQ20101016509
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者趙凱, 郭華明 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)