可应用于点处理方案中有效去除水体三价砷的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境水处理技术领域，特别涉及去除水体中三价砷的方法。
【背景技术】
[0002]由于砷污染对人类和环境造成了严重影响，且三价砷毒性大，较五价砷难以去除，因此对水体三价砷的净化处理研究刻不容缓。
[0003]目前，处理含砷废水的方法通常可分为三类，即化学法、物理法和生物法。其中物理方法以吸附法、絮凝吸附-沉淀法及膜技术为主；化学方法以离子交换法为主。吸附法是一种较为成熟且简单易行的水处理技术，是目前在工业生产和处理生活饮用水中应用得最为广泛的除砷方法，并且可以很好的使工业污水达到排放标准，使生活饮用水达到饮用标准。
[0004]一般而言，在砷重污染地区水资源往往是孤立的，无法与水分配系统相关联，因此水体中砷无法进行集中处理。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种可应用于点处理方案中的去除水体三价砷的有效方法。
[0006]本发明的技术方案是:将待处于水体先经三价砷吸附剂吸附后，由脱脂棉滤出，取得去除二价砷的水体。
[0007]本发明处理工艺简单，运行稳定可靠，操作简单，易于控制，处理含三价砷水量大且去除效率高。处理后的水中砷浓度降低到国家排放标准以下，且本方法不受其它共存离子影响，处理后的三价砷吸附剂还可再生使用，具有处理成本低下的优势。
[0008]进一步地，本发明所述磁性三价砷吸附剂为季铵盐化壳聚糖光敏磁性微纳米粒。
[0009]所述季铵盐化壳聚糖光敏磁性微纳米粒是采用反相悬浮交联聚合法，将Fe304纳米粒子、Ti02纳米粉及季钱盐化壳聚糖进行复合制成。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的吸附装置示意图。
[0011]图2为吸附剂对As(III)的吸附穿透曲线图。
[0012]图3、4分别为共存离子对材料吸附As (III)的影响图。
[0013]图5、6分别为吸附解吸As(III)的两次穿透曲线图。
[0014]图7、8分别为吸附解吸As(V)的两次穿透曲线图。
[0015]图9、10分别为吸附解吸As (III)和As (V)的两次穿透曲线图。
[0016]图11、12分别为As (III)和As (V)竞争吸附的两次穿透曲线图。
【具体实施方式】
[0017]—、制备季铵盐化壳聚糖光敏磁性微纳米粒:
将lg季铵盐化壳聚糖加入到20mL醋酸(2wt%)的溶液中，添加0.4g Fe304和0.4g Ti02粉末，用玻璃棒搅拌混合后超声混合10 min。添加到20mL液体石錯中，搅拌20min。在室温下以转速300r/min搅拌20min条件下添加0.6mL山梨糖醇酐油酸酯(1.5wt %)、4mL乙酸乙酯(10 wt %)。当温度增加到40。。，将3.2mL交联剂甲醛(8 wt %)在30min内以500r/min加入到乳液中。当温度增加到50°C，加入1.6mL交联剂戊二醛(4%)。用2M氢氧化钠将pH值调整到7.5，然后以250r/min的转速搅动乳液3h。分别用石油醚、丙酮、乙醇和去离子水洗涤，在50 °C真空干燥箱中干燥并在室温下储存。
[0018]二、吸附装置的准备:
如图1所示，该装置包括含砷溶液器皿1、动力栗2、吸附柱3和流出液收集器皿4。吸附柱3上方设置进水转换接头5、柱内装填磁性吸附剂6、位于柱底设置过滤用脱脂棉7和出水转换接头8。
[0019]含砷溶液器皿1与动力栗2的进液端连接，动力栗2的出液另一端与进水转换接头5连接，出水转换接头8与流出液收集器皿4连接。
[0020]三、吸附试验:
1、柱吸附效率实验:
在室温条件下，季钱盐化壳聚糖复合微纳米粒装填高度为10 cm，配置浓度为5 mg/L的As (III)溶液，用pH计调节溶液的pH为7.0，在1 mL/min的流速下以上流式的方式通过动力栗将溶液传送到吸附柱内，在不同时间间隔收集样品检测砷浓度，当流出液收集器皿内的砷浓度超过原始溶液的1%时动力栗停止工作。
[0021]图2是试验对As(III)的吸附穿透曲线。从图2可以看出，当吸附达到穿透点(10μ g/L)时，材料对水体中三价砷的浓度为5 mg/L的As (III)溶液的吸附柱体积数达到660，说明该吸附剂对三价砷具有很高的柱吸附效率。
[0022]2、共存离子影响实验:
保持柱的垂直，用吸附剂填满10 cm柱高。依次通入含有磷酸根离子、三价铁离子的5mg/L的As (III)溶液，其中磷酸根离子的浓度分别为5 mg/L,50 mg/L，三价铁离子的浓度为25 mg/L，pH为7.0，流速为1 mL/min，在不同时间间隔收集样品检测砷浓度，当砷浓度超过原始溶液的1%时停止。
[0023]图3、4分别是共存离子对材料吸附As (III)的影响。由图3、4可知，低浓度的磷酸根离子对吸附剂吸附三价砷不产生影响，当浓度高达50 mg/L时，材料的吸附效率降低了35%，但地下水中的磷酸根离子浓度一般都很低0.2 mg/L)，所以磷酸根离子的存在不会影响材料的吸附性能。而当三价铁离子浓度为25 mg/L时，几乎不影响材料的吸附性能。
[0024]3、吸附再生研究实验:
在室温条件下，将吸附剂装填在吸附柱内，装填高度为10cm，分别配置浓度为5mg/L的As (III)溶液、As (V)溶液，2.5mg/L 的 As (III)和 2.5mg/L 的 As (V)混合溶液，用 pH 计调节溶液的pH为7.0，在lmL/min的流速下将溶液栗入吸附柱内，在不同时间间隔收集样品检测砷浓度，当砷浓度超过原始溶液的1%时停止。再生之前，首先排出剩余溶液，用去离子水洗涤吸附柱，然后以2ml/min的流速通入0.1M的氢氧化钠溶液，当砷浓度为零时表明柱再生了，用蒸馏水洗涤直到中性，重复进行上述实验。
[0025]通过图5、6、7、8、9、10对比可知，经过2次吸附-解吸实验后，材料对As (III)、As(V)、As(III)和As(V)的去除效率相差不大，且再生能力分别为99.47%,99.26%,96.35%。表明该材料在经过两次循环再生使用后仍然具有很好的吸附性能及吸附稳定性，可以被多次使用，为吸附剂规模化应用奠定了良好的基础。
[0026]4、竞争吸附研究
在室温条件下，将干燥的磁性吸附剂材料装填在吸附柱内，装填高度为10 cm，配置浓度为2.5 mg/L的As (III)和2.5 mg/L的As (V)混合溶液，用pH计调节溶液的pH为7.0，在1 mL/min的流速下将As (III)与As (V)溶液栗入吸附柱内，在不同时间间隔收集样品检测砷浓度，当砷浓度超过原始溶液的1%时停止。并重复进行实验两次，在第二次实验之前，首先按实施案例3中方法对柱子进行再生。
[0027]三价砷与五价砷的检测方法:在同一个时间点取两份样品，其中一份不加硫脲-抗坏血酸溶液，用AFS读取荧光强度值从而算出As (III)含量，一份加硫脲-抗坏血酸溶液，将As (V)还原成As (III)，算出总砷含量，差减去As (III)含量得到As (V)含量。
[0028]图11、12是As(III)和As(V)竞争吸附的两次穿透曲线。根据图7可以看出，当As (III)和As(V)的浓度比为1:1时，吸附剂对As(III)的吸附柱体积数为620，与不存在As(V)时，吸附剂对As (III)的吸附柱体积数为660相比，吸附效率仅下降了 6.06%，说明五价砷的存在对三价砷的吸附效率影响很小，且重复实验再一次说明该方法的可重复性及稳定性。
[0029]总结:通过柱效实验表明本发明处理工艺简单，运行稳定可靠，处理含三价砷水量大且去除效率高，不受离子影响且再生性能好，为水体三价砷的净化处理提供一种简单有效的方法。
【主权项】
1.可应用于点处理方案中有效去除水体三价砷的方法，其特征在于:将待处于水体先经磁性三价砷吸附剂吸附后，由脱脂棉滤出，取得去除三价砷的水体。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于:所述磁性三价砷吸附剂为季铵盐化壳聚糖光敏磁性微纳米粒。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于:所述季铵盐化壳聚糖光敏磁性微纳米粒是采用反相悬浮交联聚合法，将Fe304纳米粒子、1102纳米粉及季铵盐化壳聚糖进行复合制成。
【专利摘要】一种可应用于点处理方案中有效去除三价砷的水处理方法，属于环境水处理技术领域，本发明将待处于水体先经磁性三价砷吸附剂吸附后，由脱脂棉滤出，取得去除三价砷的水体。本发明处理工艺简单，运行稳定可靠，操作简单，易于控制，处理含三价砷水量大且去除效率高。
【IPC分类】C02F1/58, C02F1/28
【公开号】CN105347425
【申请号】CN201510813767
【发明人】宋晓丽, 张清清, 朱爱萍, 郭荣
【申请人】扬州大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月23日