一种饮用水除砷吸附剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种饮用水除砷吸附剂及其制备方法，属于水处理【技术领域】。该饮用水除砷吸附剂包括按照重量份数计的如下组分：纳米三氧化二铝2-5份、阳离子聚丙烯酰胺1-3份、骨碳60-80份、海藻粉30-50份、聚合硅酸铝铁0.1-0.5份、聚乙烯醇缩醛2-4份。本发明饮用水除砷吸附剂对水体中砷的去除率高，颗粒强度好，无二次污染，满足当前去除水体砷达到国家标准的需要；同时，利用海藻作为制备除砷吸附剂的原料，实现了废物利用，降低了生产成本，有利于保护海洋水环境中生物链，具有重要的经济效益和环境效益。
【专利说明】一种饮用水除砷吸附剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水处理【技术领域】，具体涉及一种饮用水除砷吸附剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 水中砷污染的来源有：（1)自然源：矿物及岩石的风化、火山的喷发、温泉的上溢 水；（2)人工源：砷化物的开采和冶炼。这些因素对地下水及饮用水都造成了很大的污染。 高砷饮水主要为地下水。我国饮用高砷水地区涉及台湾、新疆、内蒙、西藏、云南、贵州、山 西、吉林等10个省，约30个县，这些地区已出现地方性砷中毒患者，且大多为少、边、贫和缺 乏低砷水源地区。
[0003] 在自然水系中，砷主要以无机砷酸盐As043^和亚砷酸盐As033^两种形式存在，或者 以甲基化的砷化合物的形式存在，而砷的有机化合物的含量一般都很低。这些不同形态的 砷化合物通过化学和生物的氧化、还原及生物的甲基化、去甲基化反应发生相互转化。
[0004] 各类砷的毒性大小依次递减的顺序是：砷化三氢（A，) >有机砷化三氢衍生物 (A，) >无机亚砷酸盐（As3+) >有机砷化合物（As3+) >氧化砷（As3+) >无机砷酸盐（As5+) >有 机砷化合物（As5+) >金属砷（As。)。
[0005] 砷化合物有剧毒，容易在人体内积累，造成慢性砷中毒。国内资料凋查表明，长期 饮用砷含量为〇. 6mg/L水的人群中，砷中毒患病率高达47. 2% ;长期饮用砷含量为0. 3? 0. 6mg/L水的人群中，砷中毒患病率达28. 3% ;长期饮用砷含量为0. 1?0. 3mg/L水的人群 中，砷中毒患病率达21. 7%;长期饮用砷含量为0.1mg/L以下水的人群中，砷中毒患病率 达15. 9 9/5 ;在慢性砷中毒患者中，癌变率高达15%。世界卫生组织推荐的水体中砷的最高 饮用标准值为〇. 〇lmg/L，我国的最高饮用标准值为0. 05mg/L。按照WHO的水砷标准，中国 砷中毒危害病区的暴露人高达1500万之多；已确诊患者超过数万人。因此饮水除砷是防治 地方性砷中毒的关键措施。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种饮用水除砷吸附剂及其制备 方法，该饮用水除砷吸附剂对水体中砷的去除率高，颗粒强度好，无二次污染，满足当前去 除水体砷达到国家标准的需要。
[0007] 本发明采用的技术方案如下： 一种饮用水除砷吸附剂，包括按照重量份数计的如下组分： 纳米三氧化二铝2-5份、阳离子聚丙烯酰胺1-3份、骨碳60-80份、海藻粉30-50份、聚 合硅酸铝铁0. 1-0. 5份、聚乙烯醇缩醛2-4份； 所述的海藻粉的制备方法为：取质量比为5:3:2的鼠尾藻、角叉菜和石花菜，经杀菌 后，一起置于65-80°C水中3-8h，取出后于50-70°C下烘干，然后用气流粉碎机粉碎，混匀 后，置于0.lmol/L的氢氧化钠中浸泡20-30min，然后水洗至中性，烘干，即得。
[0008] 进一步优选的是所述的饮用水除砷吸附剂，包括按照重量份数计的如下组分： 纳米三氧化二铝3份、阳离子聚丙烯酰胺I. 8份、骨碳75份、海藻粉40份、聚合硅酸铝 铁0.4份、聚乙烯醇缩醛3份。
[0009] 进一步优选的是所述的饮用水除砷吸附剂，包括按照重量份数计的如下组分： 纳米三氧化二铝4份、阳离子聚丙烯酰胺2. 5份、骨碳63份、海藻粉37份、聚合硅酸铝 铁0. 2份、聚乙烯醇缩醛2. 5份。
[0010] 本发明还提供一种饮用水除砷吸附剂的制备方法，包括如下步骤： 步骤（1)，将骨碳和海藻粉于380-420°C下活化2-3h; 步骤（2)，向聚乙烯醇缩醛中滴加乙醇并不断搅拌，至聚乙烯醇缩醛完全溶解，得到胶 液； 步骤（3)，向步骤（2)的胶液中加入步骤（1)得到的骨碳和海藻粉，搅拌至混合均匀后， 于50-70°C下继续加入纳米三氧化二铝、阳离子聚丙烯酰胺和聚合硅酸铝铁，继续搅拌至混 合均匀后，湿法挤压造粒，烘干，即得。
[0011] 上述技术方案中步骤（2)所述的搅拌速度为100-200r/min。
[0012] 本发明与现有技术相比，其有益效果为：（1)本发明饮用水除砷吸附剂对水体中 砷的去除率高，颗粒强度好，耐磨损，无二次污染，满足当前去除水体砷达到国家标准的需 要；（2)利用海藻作为制备除砷吸附剂的原料，实现了废物利用，降低了生产成本，有利于 保护海洋水环境中生物链，具有重要的经济效益和环境效益；（3)本发明制备方法简单，易 于推广应用。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0014] 实施例1 一种饮用水除砷吸附剂，包括按照重量份数计的如下组分： 纳米三氧化二铝2份、阳离子聚丙烯酰胺1份、骨碳60份、海藻粉30份、聚合硅酸铝铁 0.1份、聚乙烯醇缩醛2份； 所述的海藻粉的制备方法为：取质量比为5:3:2的鼠尾藻、角叉菜和石花菜，经杀菌 后，一起置于65°C水中8h，取出后于50°C下烘干，然后用气流粉碎机粉碎，混匀后，置于 0.lmol/L的氢氧化钠中浸泡20min，然后水洗至中性，烘干，即得； 本实施例饮用水除砷吸附剂的制备方法，包括如下步骤： 步骤（1 )，将上述骨碳和海藻粉置于常规马弗炉中，于420°C下活化3h; 步骤（2)，向上述聚乙烯醇缩醛中滴加乙醇并不断搅拌，搅拌速度为200r/min，至聚乙 烯醇缩醛完全溶解，得到胶液； 步骤（3)，向步骤（2)的胶液中加入步骤（1)得到的骨碳和海藻粉，搅拌至混合均匀后， 于70°C下继续加入上述纳米三氧化二铝、阳离子聚丙烯酰胺和聚合硅酸铝铁，继续搅拌至 混合均匀后，湿法挤压造粒，烘干，即得。
[0015] 实施例2 一种饮用水除砷吸附剂，包括按照重量份数计的如下组分： 纳米三氧化二铝5份、阳离子聚丙烯酰胺3份、骨碳80份、海藻粉50份、聚合硅酸铝铁 0.5份、聚乙烯醇缩醛4份； 所述的海藻粉的制备方法为：取质量比为5:3:2的鼠尾藻、角叉菜和石花菜，经杀菌 后，一起置于80°C水中3h，取出后于70°C下烘干，然后用气流粉碎机粉碎，混匀后，置于 0.lmol/L的氢氧化钠中浸泡30min，然后水洗至中性，烘干，即得； 本实施例饮用水除砷吸附剂的制备方法，包括如下步骤： 步骤（1)，将上述骨碳和海藻粉置于常规马弗炉中，于420°C下活化3h; 步骤（2)，向上述聚乙烯醇缩醛中滴加乙醇并不断搅拌，搅拌速度为200r/min，至聚乙 烯醇缩醛完全溶解，得到胶液； 步骤（3)，向步骤（2)的胶液中加入步骤（1)得到的骨碳和海藻粉，搅拌至混合均匀后， 于70°C下继续加入上述纳米三氧化二铝、阳离子聚丙烯酰胺和聚合硅酸铝铁，继续搅拌至 混合均匀后，湿法挤压造粒，烘干，即得。
[0016] 实施例3 一种饮用水除砷吸附剂，包括按照重量份数计的如下组分： 纳米三氧化二铝3份、阳离子聚丙烯酰胺1. 8份、骨碳75份、海藻粉40份、聚合硅酸铝 铁0.4份、聚乙烯醇缩醛3份； 所述的海藻粉的制备方法为：取质量比为5:3:2的鼠尾藻、角叉菜和石花菜，经杀菌 后，一起置于70°C水中5h，取出后于60°C下烘干，然后用气流粉碎机粉碎，混匀后，置于 0.lmol/L的氢氧化钠中浸泡25min，然后水洗至中性，烘干，即得； 本实施例饮用水除砷吸附剂的制备方法，包括如下步骤： 步骤（1)，将上述骨碳和海藻粉置于常规马弗炉中，于400°C下活化2. 4h; 步骤（2)，向上述聚乙烯醇缩醛中滴加乙醇并不断搅拌，搅拌速度为180r/min，至聚乙 烯醇缩醛完全溶解，得到胶液； 步骤（3)，向步骤（2)的胶液中加入步骤（1)得到的骨碳和海藻粉，搅拌至混合均匀后， 于60°C下继续加入上述纳米三氧化二铝、阳离子聚丙烯酰胺和聚合硅酸铝铁，继续搅拌至 混合均匀后，湿法挤压造粒，烘干，即得。
[0017] 实施例4 一种饮用水除砷吸附剂，包括按照重量份数计的如下组分： 纳米三氧化二铝4份、阳离子聚丙烯酰胺2. 5份、骨碳63份、海藻粉37份、聚合硅酸铝 铁0. 2份、聚乙烯醇缩醛2. 5份； 所述的海藻粉的制备方法为：取质量比为5:3:2的鼠尾藻、角叉菜和石花菜，经杀菌 后，一起置于73°C水中6h，取出后于65°C下烘干，然后用气流粉碎机粉碎，混匀后，置于 0.lmol/L的氢氧化钠中浸泡27min，然后水洗至中性，烘干，即得； 本实施例饮用水除砷吸附剂的制备方法，包括如下步骤： 步骤（1)，将上述骨碳和海藻粉置于常规马弗炉中，于390°C下活化2. 6h; 步骤（2)，向上述聚乙烯醇缩醛中滴加乙醇并不断搅拌，搅拌速度为130r/min，至聚乙 烯醇缩醛完全溶解，得到胶液； 步骤（3)，向步骤（2)的胶液中加入步骤（1)得到的骨碳和海藻粉，搅拌至混合均匀后， 于55°C下继续加入上述纳米三氧化二铝、阳离子聚丙烯酰胺和聚合硅酸铝铁，继续搅拌至 混合均匀后，湿法挤压造粒，烘干，即得。
[0018] 对比例1 对比例1与实施例4的区别在于：不含有海藻粉。
[0019] 具体如下： 一种饮用水除砷吸附剂，包括按照重量份数计的如下组分： 纳米三氧化二铝4份、阳离子聚丙烯酰胺2. 5份、骨碳63份、聚合硅酸铝铁0. 2份、聚 乙烯醇缩醛2. 5份； 本实施例饮用水除砷吸附剂的制备方法，包括如下步骤： 步骤（1 )，将上述骨碳置于常规马弗炉中，于390°C下活化2. 6h; 步骤（2)，向上述聚乙烯醇缩醛中滴加乙醇并不断搅拌，搅拌速度为130r/min，至聚乙 烯醇缩醛完全溶解，得到胶液； 步骤（3)，向步骤（2)的胶液中加入步骤（1)得到的骨碳，搅拌至混合均匀后，于55°C下 继续加入上述纳米三氧化二铝、阳离子聚丙烯酰胺和聚合硅酸铝铁，继续搅拌至混合均匀 后，湿法挤压造粒，烘干，即得。
[0020] 对比例2 对比例2与实施例4的区别在于：不含有聚乙烯醇缩醛。
[0021] 具体如下： 一种饮用水除砷吸附剂，包括按照重量份数计的如下组分： 纳米三氧化二铝4份、阳离子聚丙烯酰胺2. 5份、骨碳63份、海藻粉37份、聚合硅酸铝 铁〇. 2份； 所述的海藻粉的制备方法为：取质量比为5:3:2的鼠尾藻、角叉菜和石花菜，经杀菌 后，一起置于73°C水中6h，取出后于65°C下烘干，然后用气流粉碎机粉碎，混匀后，置于 0.lmol/L的氢氧化钠中浸泡27min，然后水洗至中性，烘干，即得； 本实施例饮用水除砷吸附剂的制备方法，包括如下步骤： 步骤（1)，将上述骨碳和海藻粉置于常规马弗炉中，于390°C下活化2. 6h; 步骤（2)，将步骤（1)得到的骨碳和海藻粉加入与实施例4等量的乙醇中，搅拌至混合 均匀后，于55°C下继续加入上述纳米三氧化二铝、阳离子聚丙烯酰胺和聚合硅酸铝铁，继续 搅拌至混合均匀后，湿法挤压造粒，烘干，即得。
[0022] 对本发明实施例1-4产品及对比例1-2产品进行性能检测，结果如表1所示。
[0023] 其中除砷方法为：向含砷水中投加质量是其0.8%的吸附剂，在恒温水浴振荡器中 振荡，转速为150r/min，在25°C条件下，12小时后静置沉降。所述的含砷水试样1为含三 价砷（As(III)) 5000μg/L、Na+ = 0· 01mol/L、pH= 6. 8的待处理水样；试样2为含五价砷 ((As(V))5000μg/L、Na+ = 0· 01mol/L、pH= 6. 8 的待处理水样。
[0024]表1
【权利要求】
1. 一种饮用水除砷吸附剂，其特征在于包括按照重量份数计的如下组分： 纳米三氧化二铝2-5份、阳离子聚丙烯酰胺1-3份、骨碳60-80份、海藻粉30-50份、聚 合硅酸铝铁0. 1-0. 5份、聚乙烯醇缩醛2-4份； 所述的海藻粉的制备方法为：取质量比为5:3:2的鼠尾藻、角叉菜和石花菜，经杀菌 后，一起置于65-80°C水中3-8h，取出后于50-70°C下烘干，然后用气流粉碎机粉碎，混匀 后，置于0. lmol/L的氢氧化钠溶液中浸泡20-30min，然后水洗至中性，烘干，即得。
2. 根据权利要求1所述的饮用水除砷吸附剂，其特征在于包括按照重量份数计的如下 组分： 纳米三氧化二铝3份、阳离子聚丙烯酰胺1. 8份、骨碳75份、海藻粉40份、聚合硅酸铝 铁0.4份、聚乙烯醇缩醛3份。
3. 根据权利要求1所述的饮用水除砷吸附剂，其特征在于包括按照重量份数计的如下 组分： 纳米三氧化二铝4份、阳离子聚丙烯酰胺2. 5份、骨碳63份、海藻粉37份、聚合硅酸铝 铁0. 2份、聚乙烯醇缩醛2. 5份。
4. 权利要求1所述的饮用水除砷吸附剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤（1)，将骨碳和海藻粉于380-420°C下活化2-3h ; 步骤（2)，向聚乙烯醇缩醛中滴加乙醇并不断搅拌，至聚乙烯醇缩醛完全溶解，得到胶 液； 步骤（3)，向步骤（2)的胶液中加入步骤（1)得到的骨碳和海藻粉，搅拌至混合均匀后， 于50-70°C下继续加入纳米三氧化二铝、阳离子聚丙烯酰胺和聚合硅酸铝铁，继续搅拌至混 合均匀后，湿法挤压造粒，烘干，即得。
5. 根据权利要求4所述的饮用水除砷吸附剂的制备方法，其特征在于步骤（2)所述的 搅拌速度为100_200r/min。
【文档编号】C02F1/28GK104275163SQ201410507171
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】陈昆宁, 杨汝林, 龚贵君, 周宝坤, 王家勇, 何锋, 李燕 申请人:云南泛亚能源科技有限公司