专利名称：一种去除水中碳酸根的复合吸附材料及其制备方法
技术领域：
本发明是一种去除水中碳酸根的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及含碳酸根污水的深度处理，属于环境保护中污水净化处理领域。
背景技术：
碳酸根是一种弱酸根，它不可避免的存在于各种水体中。在天然水中碳酸化合物的来源主要有空气中二氧化碳的溶解，岩石中碳酸盐和重碳酸盐的溶解，以及水生动植物的新陈代谢，土壤及淤泥中有机物质的生物氧化等。天然水体中的碳酸盐含量差别很大，地下水碳酸盐含量可高达数百毫克/升，大大高于地面水的碳酸盐含量，有些地下矿泉水碳酸盐含量甚至高达数克/升。碳酸盐也可能是人工加入到某些特殊水体中的，如在有些工 业生产用水中会添加高浓度碳酸类化合物，其对水的软化、除盐以及冷却水的防垢和防蚀处理影响很大。因此必须严格控制水中碳酸根的含量。目前，对水中碳酸根的研究较少，主要集中在对钻井液中的碳酸根的处理。而处理钻井液中的碳酸根则主要是化学法，可采用加石灰、石膏、氯化钙等的方法提供钙离子；该方法虽然简便有效，但是一旦判断不准确，加入的钙离子的量不当，可能会导致钻井液性能恶化。此外，也可以使用盐酸或醋酸来除去水中碳酸根。强酸性的盐酸虽可以有效去除碳酸根，但也可能会同时破坏水中各种矿物组分，弱酸性的醋酸虽不会破坏矿物组分，但可能无法将碳酸根彻底去除。因而传统方法并不理想。水滑石类化合物是一类具有层状结构的阴离子黏土，这种物质既具有离子可交换性又具有孔径可调变的择形吸附的催化性能，可广泛的应用于农业、工业、医药等各个领域。生葱鳞茎内膜为天然植物薄膜，其薄膜表面可以调节。生葱鳞茎内膜上的传递具有选择性，可以同时作为离子交换膜和沉积界面，为具有不同形貌的碳酸钙晶体提供大量成核位点。本发明利用一种生葱鳞茎膜-水滑石复合吸附材料，使深度处理水中碳酸根不再是难题，既有效地去除了水中的碳酸恨离子，又避免引入新的离子而破换水体的其他组分，相比之下，具有明显的优势和广阔的应用前景。
发明内容
本发明是针对两种常用的处理碳酸根的试剂存在的缺点而提出的一种新思路，其是用盐酸处理碳酸根时，会破坏矿物组分；其二是用醋酸根处理时，无法处理彻底。因此，提供一种避免上述缺点的方法就显得尤为必要。本发明具有吸附效率高，操作简单方便，成本低，不会引入新的离子，产物便于收集，处理过程无二次污染等特点。因此，先提出本发明的原理为
生葱鳞茎内膜具有选择透过性，水中的碳酸根可自由通过。由于水滑石的吸附作用，大量碳酸根通过生葱内膜，与内膜包裹的含有钙离子的水滑石接触反应，大分子产物无法通过生葱鳞茎膜出去，被吸附在水滑石表面，或滞留在生葱鳞茎内膜提供的成核位点，或留在空隙中。从而达到了高效处理水中碳酸根的目的，且有效避免了上述两种方法存在的问题参照上述的原理，提出本发明所采用的技术方案是
(1)先取新鲜生葱100 120g，切出其根茎部分2 3cm，用去离子水反复冲洗3 5次，置于溶器是，加入300ml的去离子水，置于高速离心机中，在转速为2500r/min条件下，离心30 40min后过滤，得到的即为生葱鳞茎内膜；
(2)再称取上述提取到的生葱鳞茎内膜15 25g置于容器中，用去离子水冲洗2 3次，加入到IOOmL质量分数为20% 30%的草酸溶液中浸泡8 10h，自然晾干；
(3)最后将权利要求2中改性后的水滑石与生葱鳞茎内膜混合放置，向其中加入2 4ml去离子水，静置3 5h，制得生葱鳞茎膜-水滑石复合吸附材科。所述的水滑石的改性方法为
(1)取水滑石50 IOOg,加入200 300ml去离子水,利用超声波分散30 40min后，搅拌悬液，过100目筛,放入烘箱(60 70°C )干燥I 2h ;
(2)再取上述烘干后的水滑石30 50g，放置于200 300ml氢氧化钙溶液中，搅拌40 60min ；
(3)最后将上述混合物置于250°C马弗炉中烘烤3 5h，制得改性水滑石。本发明的具体应用方法为
取复合吸附材料15g，投放到体积为500mL、碳酸根浓度为200mg/L污水中，调整pH为
7.0，静置，吸附2 3个小时，测得污水中碳酸根的浓度在15mg/L以下，达到了地表水环境
质量二级标准。严格依照本发明方法将达到的有益效果如下
(1)本发明的原料生葱和水滑石都是常见的普通材料，极易获得，对于国家和企业使用该种复合吸附材料将不会有资金和技术上的困难，使得这种复合吸附材料的推广成为可倉泛;
(2)同时，由技术方案不难发现，生葱鳞茎膜-水滑石这种复合吸附材料制备方法简单、处理效率高，并且，由于生葱鳞茎膜的包裹，大分子产物不会污染水体；
(3)此外，复合吸附材料完成对水中碳酸根的吸附之后，收集也是很重要的。在实际使用时，可以在投放之前，用网状口袋来装填复合吸附材料，再均匀投放并固定于待处理水体的各点上，从而方便收集。
具体实施例方式本发明采用的技术方案如下
取水滑石50 IOOg,加入200 300ml去离子水,利用超声波分散30 40min后,搅拌悬液，过100目筛，放入烘箱(60 70°C )干燥I 2h ;再取上述烘干后的水滑石30 50g,放置于200 300ml氢氧化韩溶液中，搅拌40 60min ;最后将上述混合物置于250°C马弗炉中烘烤3 5h，制得改性水滑石；
另一方面，先取新鲜生葱100 120g，切出其根茎部分2 3cm，用去离子水反复冲洗3 5次,置于容器中，加入300ml的去离子水,置于高速离心机中，在转速为2500r/min条件下，离心30 40min后过滤，得到的即为生葱鳞茎内膜；再称取上述提取到的生葱鳞茎内膜15 25g置于容器中，用去离子水冲洗2 3次，加入到IOOmL质量分数为20% 30%的草酸溶液中浸泡8 10h，自然晾干；最后将权利要求2中改性后的水滑石与生葱鳞茎内膜混合放置，向其中加入2 4ml去离子水，静置3 5h，制得生葱鳞茎膜-水滑石复合吸附材料。下面结合实例对本发明作进一步详细的描述。实例I
取水滑石50g,加入200ml去离子水,利用超声波分散30min后,搅拌悬液,过100目筛，放入烘箱(60°C )干燥Ih :再取上述烘干后的水滑石30g，放置于200ml氢氧化钙 溶液中，搅拌40min ;最后将上述混合物置于250°C马弗炉中烘烤3h，制得改性水滑石；
另一方面，先取新鲜生葱100g，切出其根茎部分2cm，用去离子水反复冲洗3次，置于容器中，加入300ml的去离子水,置于高速离心机中，在转速为2500r/min条件下,离心30min后过滤，得到的即为生葱鳞茎内膜；再称取上述提取到的生葱鳞茎内膜15g置于容器中，用去离子水冲洗2次，加入到IOOmL质量分数为20%的草酸溶液中浸泡8h，自然晾干；最后将权利要求2中改性后的水滑石与生葱鳞茎内膜混合放置，向其中加入2ml去离子水，静置3h，制得生葱鳞茎膜-水滑石复合吸附材料。取实例I中的复合吸附材料15g，投放到体积500mL、碳酸根浓度为200mg/l，污水中，调整PH为7. 0，静置，吸附2个小时，测得污水中碳酸根的浓度为llmg/L，达到了地表水环境质量二级标准。实例2
取水滑石75g,加入250ml去离子水,利用超声波分散35min后,搅拌悬液,过100目筛，放入烘箱(65°C)干燥I. 5h ;再取上述烘干后的水滑石40g，放置于250ml氢氧化钙溶液中，搅拌50min ;最后将上述混合物置于250°C马弗炉中烘烤4h，制得改性水滑石；
另一方面，先取新鲜生葱110g，切出其根茎部分2. 5cm，用去离子水反复冲洗4次，置于容器中。加入300ml的去离子水，置于高速离心机中，在转速为2500r/min条件下，离心35min后过滤，得到的即为生葱鳞茎内膜；再称取上述提取到的生葱鳞茎内膜20g置于容器中，用去离子水冲洗3次，加入到IOOmL质量分数为25%的草酸溶液中浸泡9h，自然晾干；最后将权利要求2中改性后的水滑石与生葱鳞茎内膜混合放置，向其中加入3ml去离子水，静置4h，制得生葱鳞茎膜-水滑石复合吸附材料。取实例2中的复合吸附材料15g，投放到体积为500mL、碳酸根浓度为200mg/l污水中，调整pH为7. 0，静置，吸附3个小时，测得污水中酸酸根的浓度为8. 6mg/L，达到了地表水环境质量二级标准。实例3
取水滑石IOOg,加入300ml去离子水,利用超声波分散40min后,搅拌悬液,过100目筛，放入烘箱(70°C )十燥2h ;再取上述烘干后的水滑石50g，放置于300ml氢氧化钙溶液中，搅拌60min ;最后将上述混合物置于250°C马弗炉中烘烤5h，制得改性水滑石；
另一方面，先取新鲜生葱120g，切出其根茎部分3cm，用去离子水反复冲洗5次，置于容器中，加入300ml的去离子水,置于高速离心机中，在转速为2500r/min条件下,离心40min后过滤，得到的即为生葱鳞茎内膜；再称取上述提取到的生葱鳞茎内膜25g置于容器中，用去离子水冲洗3次,加入到100ml，质量分数为30%的草酸溶液中浸泡10h，自然晾干最后将权利要求2中改性后的水滑石与生葱鳞茎内膜混合放置，向其中加入4ml去离子水，静置5h，制得生葱鳞茎膜-水滑石复合吸附材料。取实例3中的复合吸附材料15g，投放到体积为500mL、碳酸根浓度为200mg/L污水中，调整PH为7. 0，静置，吸附4个小时，测得污水中碳酸根的浓度为5. 7mg/L，达到了地表水环境质量二级标准。
权利要求
1.一种去除水中碳酸根的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于复合吸附材料由改性后的水滑石与生葱鳞茎内膜制备而在成。
2.根据权利要求I所述的一种去除水中碳酸根的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于所述的水滑石的改性方法为 (1)取水滑石50 IOOg,加入200 300ml去离子水,利用超声波分散30 40min后，搅拌悬液，过100目筛,放入烘箱(60 70°C )干燥I 2h ; (2)再取上述烘干后的水滑石30 50g，放置于200 300ml氢氧化钙溶液中，搅拌4060min ； (3)最后将上述混合物置于250°C马弗炉中洪烤3 5h，制得改性水滑石。
3.根据权利要求I所述的一种去除水中碳酸根的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于所述的生葱鳞茎膜-水滑石复合吸附材料的复合方法为 (1)先取新鲜生葱100 120g，切出其根茎部分2 3cm，用去离子水反复冲洗3 5次，置于容器中，加入300ml的去离子水，置于高速离心机中，在转速为2500r/min条件下，离心30 40min后过滤，得到的即为生葱鳞茎内膜； (2)再称取上述提取到的生葱鳞茎内膜15 25g置于容器中，用去离子水冲洗2 3次，加入到IOOmL质量分数为20% 30%的草酸溶液中浸泡8 10h，自然晾干； (3)最后将权利要求2中改性后的水滑石与生葱鳞茎内膜混合放置，向其中加入2 4ml去离子水，静置3 5h，制得生葱鳞茎膜-水滑石复合吸附材料。
全文摘要
本发明公开了一种去除水中碳酸根的复合吸附材料及其制备方法，特别适用于深度处理含有碳酸根的污水。制备方法简单，材料易得，只需提取生葱鳞茎内膜，包裹在用氢氧化钙改性的水滑石的表面，即制得生葱鳞茎内膜-水滑石复合吸附材料；然后再取复合吸附材料15g，投放到500mL的碳酸根浓度为200mg/L污水中，调整pH为7.0，静置，吸附2～3个小时后完成吸附；最后测得污水中碳酸根的浓度在15mg/L以下，达到了地表水环境质量级标准，本实验也达到了理想目标。此外，本发明还具有绿色环保、产物易于收集、不会引入新的离子、具有实际应用价值等特点。
文档编号C02F1/28GK102872820SQ20121032216
公开日2013年1月16日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者雷春生, 高玉梅, 雷思宇 申请人:常州大学