专利名称：一种去除饮用水中As(V)的材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种去除饮用水中As(V)的材料及其制备方法，属于水处理技术领域。
背景技术：
饮用水As (V)污染在许多国家和地区已经发现。饮用水As (V)污染对人的身体健康构成了极大威胁。为此，世界卫组织在其《饮用水水质准则》中建议饮用水中的砷限度是IOy g/L。因此，开发一种经济有效的去除饮用水中As (V)的方法已经是世界各方正在努力的方向。吸附法由于其处理工艺简单、处理效果好等优点仍是目前主要除As(V)工艺。常见的吸附材料除一些高分子粘合剂等有机吸附剂外，最常用的是铁盐和铝盐等无机吸附齐U。但是单一使用某种吸附剂对As (V)的吸附效果并不理想。因此，人们改用颗粒活性碳、骨碳等作为骨架材料，以铁盐等吸附剂作为基团材料以达到强化除As (V)的效果。但是活性炭和骨碳的价格相对比较高，而且制作过程比较复杂。因此，开发费用低廉、吸附效果好的除As (V)吸附剂对提高饮用水健康有重大意义。活性焦是以褐煤为主要原料研制出的一种具有吸附剂和催化剂双重性能的粒状物质。活性焦与活性炭的吸附性能相似，但是因资源优势的存在，生产成本及生产得率均比煤质活性炭有比较优势，导致生产成本不到活性炭的50%，使活性焦成为高性价比的污水深处理净化材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种去除饮用水中As(V)的材料及其制备方法，本发明通过沉淀负载的方法将金属负载到活性焦上，本发明所制备的材料经济高效，吸附效果好，能够有效降低饮用水中的As (V)含量。本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种去除饮用水中As(V)的材料的制备方法，包括:以活性焦为负载体，将活性焦加入到金属的盐溶液中，先超声2h，再静置12h，倾出上清液，再加入NaOH水溶液，超声2h，再静置12h，倾出上清液，然后用超纯水清洗沉淀物至溶液，真空烘干至恒重，得到载金属活性焦。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。进一步，所述金属为锰或钴；进一步，所述金属与活性焦的加入量为0.1mol 0.5mol的金属加入IOg 30g的活性焦；进一步,所述用超纯水清洗沉淀物至溶液pH值达到7.0 10.0。进一步，所述金属与NaOH的加入量为0.1mol 0.5mol的金属加入0.5 2molNa0H ；进一步，所述活性焦是指褐基煤活性焦，粒径为100目 500目，比表面积为150m2/g 500m2/g ；进一步，所述烘干温度为50 70°C或110 130°C ；本发明还提供了一种根据上述制备方法制备的去除饮用水中As(V)的材料。本发明还提供了一种去除饮用水中As(V)的材料的使用方法，使用时，向每升含As(V)的水溶液中加入0.2mg 3mg上述材料，调节溶液pH为3 10，调节溶液中共存阴离子的种类及浓度。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。进一步，所述含As (V)的水溶液的浓度为lmg/L 500mg/L ；进一步，所述共存阴离子的种类为磷酸根、碳酸根、硅酸根、硫酸根或氟离子中的一种或多种；进一步，所述共存阴离子的浓度为0.01mmol/L 0.5mmol/L。本发明的有益效果是:本发明以活性焦为负载体，通过负载金属去除水溶液中As (V)，并通过改变溶液PH值、共存阴离子的种类及浓度以提高载金属活性焦对As (V)吸附去除性能。本发明所制备 的材料经济高效，吸附效果好，能够有效降低饮用水中的As (V)含量。
具体实施例方式以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例1取清洗后的活性焦(粒径为100目 500目，比表面积为150m2/g 500m2/g) 20g放入到IOOOmL浓度为0.25mol/L的MnSO4水溶液中，先超声2h再静置12h，倾出上清液，再加入2mol/L的NaOH水溶液IOOOmL,超声2h静置12h后倾出上清液，然后用超纯水清洗沉淀物数次至溶液的PH值在10.0，之后在65°C下真空干燥至恒重，便得到负载锰的活性焦。用实施例1制备的负载锰后的活性焦吸附去除初始浓度为10mg/L的含As (V)的水溶液，每升含As (V)水溶液加入2g负载锰的活性焦，调节溶液pH值为3.0,As(V)的去除率为85.7% ;调节溶液pH值为4.0, As (V)的去除率为100% ;调节溶液pH值为5.0, As (V)的去除率为93.8% ;调节溶液pH值为6.0,As(V)的去除率为83.3% ;调节溶液pH值为7.0，As (V)的去除率为85.2% ;调节溶液pH值为8.0，As (V)的去除率为78.0% ;调节溶液pH值为9.0，As (V)的去除率为51.3% ;调节溶液pH值为10.0, As (V)的去除率为33.3% ；实施例2取清洗后的活性焦(粒径为100目 500目，比表面积为150m2/g 500m2/g) 20g放入到IOOOmL浓度为0.25mol/L的MnSO4水溶液中，先超声2h再静置12h，倾出上清液，再加入2mol/L的NaOH水溶液IOOOmL,超声2h静置12h后倾出上清液，然后用超纯水清洗沉淀物数次至溶液的PH值在7.0，之后在120°C下真空干燥至恒重，便得到负载锰的活性焦。用实施例2制备的负载锰后的活性焦吸附去除初始浓度为10mg/L的含As (V)的水溶液，每升含As (V)水溶液加入2g负载锰的活性焦，调节溶液pH值3.0, As (V)的去除率为96.1% ;调节溶液pH值4.0，As (V)的去除率为100% ;调节溶液pH值5.0，As (V)的去除率为85.9% ;调节溶液pH值6.0，As (V)的去除率为86.0% ;调节溶液pH值7.0，As (V)的去除率为69.6% ;调节溶液pH值8.0，As (V)的去除率为63.9% ;调节溶液pH值9.0，As (V)的去除率为33.1% ;调节溶液pH值10.0，As (V)的去除率为23.7% ；实施例3取清洗后的活性焦(粒径为100目 500目，比表面积为150m2/g 500m2/g) 20g放入到IOOOmL浓度为0.25mol/L的CoCl2水溶液中，先超声2h再静置12h，倾出上清液，再加入2mol/L的NaOH水溶液IOOOmL,超声2h静置12h后倾出上清液，然后用超纯水清洗沉淀物数次至溶液的PH值在10.0，之后在65°C下真空干燥至恒重，便得到负载钴的活性焦。用实施例3制备的负载钴后的活性焦吸附去除初始浓度为10mg/L的含As (V)的水溶液，每升含As (V)水溶液加入2g负载钴的活性焦，调节溶液pH值3.0，As (V)的去除率为100% ;调节溶液pH值4.0，As (V)的去除率为100% ;调节溶液pH值5.0，As (V)的去除率为94.1% ;调节溶液pH值6.0，As (V)的去除率为96.8% ;调节溶液pH值7.0，As (V)的去除率为98.5% ;调节溶液pH值8.0，As (V)的去除率为67.4% ;调节溶液pH值9.0，As (V)的去除率为97.7% ;调节溶液pH it 10.0, As (V)的去除率为51.9% ；实施例4取清洗后的活性焦(粒径为100目 500目，比表面积为150m2/g 500m2/g) 20g放入到IOOOmL浓度为0.25mol/L的CoCl2水溶液中，先超声2h再静置12h，倾出上清液，再加入2mol/L的NaOH水溶液IOOOmL,超声2h静置12h后倾出上清液，然后用超纯水清洗沉淀物数次至溶液的PH值在7.0之后在120°C下真空干燥至恒重，便得到负载钴的活性焦。用实施例4制备的负载钴后的活性焦吸附去除初始浓度为10mg/L的含As (V)的水溶液，每升含As (V)水溶液加入2g负载钴的活性焦，调节溶液pH值3.0，As (V)的去除率为79.5% ;调节溶液pH值4.0，As (V)的去除率为100% ;调节溶液pH值5.0，As (V)的去除率为86.5% ;调节溶液p·H值6.0，As (V)的去除率为81.3% ;调节溶液pH值7.0，As (V)的去除率为82.3% ;调节溶液pH值8.0，As (V)的去除率为90.0% ;调节溶液pH值9.0，As (V)的去除率为76.9% ;调节溶液pH值10.0，As (V)的去除率为29.9% ；以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种去除饮用水中As(V)的材料的制备方法，其特征在于，包括:以活性焦为负载体，将活性焦加入到金属的盐溶液中，先超声2h，再静置12h，倾出上清液，再加入NaOH水溶液，超声2h，再静置12h，倾出上清液，然后用超纯水清洗沉淀物，真空烘干至恒重，得到载金属活性焦。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属为锰或钴。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属与活性焦的加入量为0.1mol 0.5mol的金属加入IOg 30g的活性焦。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属与NaOH的加入量为0.1mol 0.5mol的金属加入0.5 2molNaOH。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活性焦是指褐基煤活性焦，粒径为100目 500目，比表面积为150m2/g 500m2/g。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烘干温度为50 70°C或110 130。。。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用超纯水清洗沉淀物至溶液pH值达到 7.0 10.0。
8.根据权利要求1至7任一所述的方法制备的去除饮用水中As(V)的材料。
9.根据权利要求8所述的去 除饮用水中As(V)的材料的使用方法，其特征在于，使用时，向每升含As (V)的水溶液中加入0.2mg 3mg如权利要求8所述的材料，调节溶液pH为3 10，调节溶液中共存阴离子的种类及浓度。
10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述含As(V)的水溶液的浓度为lmg/L 500mg/L，所述共存阴离子的种类为磷酸根、碳酸根、硅酸根、硫酸根或氟离子中的一种或多种，所述共存阴离子的浓度为0.0lmmol/L 0.5mmol/L。
全文摘要
本发明涉及一种去除饮用水中As(V)的材料及其制备方法，本发明将金属通过沉淀负载的方法负载到活性焦上，再真空烘干至恒重，以制备载金属活性焦，本发明制备的吸附材料对As(V)的吸附去除率最高达100%，说明本发明所制备的材料经济高效，吸附效果好，能够有效降低饮用水中的As(V)含量，具有广阔的应用前景。
文档编号C02F1/62GK103240056SQ20131014632
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者彭先佳, 周宁, 王军, 栾兆坤 申请人:中国科学院生态环境研究中心