本发明涉及水处理材料技术领域，具体是一种具有吸附和固定砷的过滤材料及其制备方法和应用。
背景技术：
砷是毒性很强的元素之一，也是各国饮水标准中主要去除的无机毒素。在自然界水体中多以三价和五价状态存在。然而其作为一种金属元素，不是以普通阳离子的状态存在，而主要以亚砷酸根和砷酸根形式存在。即使现代的技术如反渗透膜(RO)对三价砷的去除率仅为50％左右，不能满足对砷的过滤需求。另外，过滤材料对砷和毒性极大的重金属过滤，必须兼顾吸附后的固定问题。传统多孔陶瓷和陶瓷滤芯利用硅藻土的天然多孔结构可以去除细菌和大分子有机物，但不能去除离子状态的砷和重金属。现有的技术中多采用蒙脱石、麦饭石等原料，其对重金属离子和致害毒素有很强的吸附力，伊利石在我国具有极大的储量，但是其久置水中不膨胀，吸附重金属效果差，所以采用伊利石为原料用于处理重金属等的相关信息较少。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有吸附和固定砷的过滤材料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具有吸附和固定砷的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊利石33-41份、钛酸四正丁酯15-25份、氢氧化锶1-5份、二乙醇胺7-15份。
作为本发明进一步的方案：所述具有吸附和固定砷的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊利石35-39份、钛酸四正丁酯18-22份、氢氧化锶2-4份、二乙醇胺9-13份。
作为本发明进一步的方案：所述具有吸附和固定砷的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊利石37份、钛酸四正丁酯20份、氢氧化锶3份、二乙醇胺11份。
本发明另一目的是提供一种具有吸附和固定砷的过滤材料的制备方法，由以下步骤组成：
1)将二乙醇胺与其质量5.8倍的去离子水混合，制得二乙醇胺溶液；将钛酸四正丁酯与其质量2.8倍的无水乙醇混合，制得钛酸四正丁酯溶液；
2)将伊利石与氢氧化锶混合研磨，过100目筛，然后加入钛酸四正丁酯溶液，并在88℃下密封加热搅拌处理48min，然后再降温至75℃边搅拌边加入二乙醇胺溶液，再升温至108℃超声处理20min，然后在100-105℃的温度下搅拌至干，再在350℃的温度下煅烧4.2h，即得过滤材料。
本发明另一目的是提供所述过滤材料在水处理中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将伊利石与氢氧化锶混合研磨，再通过钛酸四正丁酯、二乙醇胺处理后制得的过滤材料对三价砷和五价砷具有高吸附固定功能，本发明在水力接触时间10秒的情况下，可以去除砷铅铬汞镉离子去除率达90％以上；经本发明的过滤材料过滤后的水具有稳定的弱碱性。本发明的过滤材料主要应用水和废水过滤，使用后，可以重新煅烧实现材料重复循环使用；本发明提供的制备方法反应条件温和，操作简单、易控制，生产成本低，适于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种具有吸附和固定砷的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊利石33份、钛酸四正丁酯15份、氢氧化锶1份、二乙醇胺7份。
将二乙醇胺与其质量5.8倍的去离子水混合，制得二乙醇胺溶液；将钛酸四正丁酯与其质量2.8倍的无水乙醇混合，制得钛酸四正丁酯溶液。将伊利石与氢氧化锶混合研磨，过100目筛，然后加入钛酸四正丁酯溶液，并在88℃下密封加热搅拌处理48min，然后再降温至75℃边搅拌边加入二乙醇胺溶液，再升温至108℃超声处理20min，然后在100℃的温度下搅拌至干，再在350℃的温度下煅烧4.2h，即得过滤材料。
实施例2
本发明实施例中，一种具有吸附和固定砷的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊利石41份、钛酸四正丁酯25份、氢氧化锶5份、二乙醇胺15份。
将二乙醇胺与其质量5.8倍的去离子水混合，制得二乙醇胺溶液；将钛酸四正丁酯与其质量2.8倍的无水乙醇混合，制得钛酸四正丁酯溶液。将伊利石与氢氧化锶混合研磨，过100目筛，然后加入钛酸四正丁酯溶液，并在88℃下密封加热搅拌处理48min，然后再降温至75℃边搅拌边加入二乙醇胺溶液，再升温至108℃超声处理20min，然后在105℃的温度下搅拌至干，再在350℃的温度下煅烧4.2h，即得过滤材料。
实施例3
本发明实施例中，一种具有吸附和固定砷的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊利石35份、钛酸四正丁酯18份、氢氧化锶2份、二乙醇胺9份。
将二乙醇胺与其质量5.8倍的去离子水混合，制得二乙醇胺溶液；将钛酸四正丁酯与其质量2.8倍的无水乙醇混合，制得钛酸四正丁酯溶液。将伊利石与氢氧化锶混合研磨，过100目筛，然后加入钛酸四正丁酯溶液，并在88℃下密封加热搅拌处理48min，然后再降温至75℃边搅拌边加入二乙醇胺溶液，再升温至108℃超声处理20min，然后在102℃的温度下搅拌至干，再在350℃的温度下煅烧4.2h，即得过滤材料。
实施例4
本发明实施例中，一种具有吸附和固定砷的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊利石39份、钛酸四正丁酯22份、氢氧化锶4份、二乙醇胺13份。
将二乙醇胺与其质量5.8倍的去离子水混合，制得二乙醇胺溶液；将钛酸四正丁酯与其质量2.8倍的无水乙醇混合，制得钛酸四正丁酯溶液。将伊利石与氢氧化锶混合研磨，过100目筛，然后加入钛酸四正丁酯溶液，并在88℃下密封加热搅拌处理48min，然后再降温至75℃边搅拌边加入二乙醇胺溶液，再升温至108℃超声处理20min，然后在102℃的温度下搅拌至干，再在350℃的温度下煅烧4.2h，即得过滤材料。
实施例5
本发明实施例中，一种具有吸附和固定砷的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊利石37份、钛酸四正丁酯20份、氢氧化锶3份、二乙醇胺11份。
将二乙醇胺与其质量5.8倍的去离子水混合，制得二乙醇胺溶液；将钛酸四正丁酯与其质量2.8倍的无水乙醇混合，制得钛酸四正丁酯溶液。将伊利石与氢氧化锶混合研磨，过100目筛，然后加入钛酸四正丁酯溶液，并在88℃下密封加热搅拌处理48min，然后再降温至75℃边搅拌边加入二乙醇胺溶液，再升温至108℃超声处理20min，然后在102℃的温度下搅拌至干，再在350℃的温度下煅烧4.2h，即得过滤材料。
对比例1
除不含氢氧化锶外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
对比例2
除不含有钛酸四正丁酯外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
对比例3
除不含有氢氧化锶以及钛酸四正丁酯外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
实施例6
对实施例5及对比例1-3所得过滤材料对饮用水的过滤效果
1.测试方法
铅、砷、镉去除率：参照MOH《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范-一般水质处理器》&EPA200.8ICP/MS；
汞去除率：参照MOH《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范-一般水质处理器》&GB/T5750.6-2006生活饮用水标准检验方法金属指标原子荧光法；
六价铬去除率：参照MOH《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范-一般水质处理器》&GB/T5750.6-2006生活饮用水标准检验方法金属指标；
2.测试结果：参见表1。
表1
实施例5所得过滤材料使用后的稳定性试验：
按照国际标准：EPA TCLP CD-ROM 1311-1 July 1992
METHOD 1311 TOXICITY CHARACTERISTIC LEACHING PROCEDURE进行模拟试验。检测结果吸附固定的砷镉汞铅铬等重金属不超标或未检出。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。