一种去除痕量六价铬的改性活性炭吸附剂及其制法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护技术领域，涉及一种改性活性炭吸附剂，特别涉及一种用于去除饮用水中痕量六价铬并利用H2O2和Fe 2+联合改性活性炭的吸附剂及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]活性炭是一种优良的吸附剂，因其价格便宜易于获得，且吸附效果较为出色，是处理含铬废水的常用吸附剂。其吸附性能主要由其表面化学性质决定，其表面官能团支配了其表面性质，对吸附起关键作用，通过改性使活性炭的孔径、表面官能团种类、数量等发生变化，进而使其性能发生改变。因而对活性炭的改性受到广泛关注。
[0003]目前针对水中六价铬的吸附去除的改性活性炭主要有以下几种:1、化学试剂浸渍改性，常用的有酸、碱、盐、有机物等改性剂改性；2、负载金属改性，常用的有载铁改性。
[0004]以上活性炭改性方法目前只是用于含铬废水的处理，含铬废水中铬的浓度较高，浓度越高去除效率越好，而且根据废水允许排放标准的规定，容易达到排放标准。针对饮用水中痕量六价铬污染的去除，尚未有该方面明确的研宄和处理药剂，饮用水中痕量六价跟废水相比含铬浓度相差甚大，饮用水安全卫生标准对饮用水中的六价铬的要求甚高，因此二者的研宄处理过程中药剂的使用以及处理过程等不可同日而语。同时现有负载金属改性或者浸渍改性，周期过长，同时制作过程繁琐，未曾用于饮用水中痕量六价铬的去除处理。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种去除痕量六价铬的改性活性炭吸附剂的制备方法。本发明采用亚铁盐和双氧水联合改性活性炭，制备周期短，制备方法简单，可操作性强，针对饮用水中痕量六价铬的去除用量少，效果好，可作为突发性饮用水六价铬痕量污染的应急药剂，意义重大
[0006]本发明的另一目的在于提供由上述制备方法制备得到的改性活性炭吸附剂。本发明利用双氧水和亚铁盐联合改性活性炭，所制备的吸附剂能够高效吸附去除应用水中痕量六价铬，用量少，效果好。
[0007]本发明的再一目的在于提供上述改性活性炭吸附剂的应用。
[0008]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0009]一种去除痕量六价铬的改性活性炭吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤:
[0010](I)称取亚铁盐，溶入水中，搅拌溶解完全，得到亚铁盐溶液；
[0011](2)称取活性炭，加入步骤⑴的亚铁盐溶液中，搅拌混匀，得到分散液；
[0012](3)称取双氧水，在搅拌的条件下，将双氧水逐滴均匀加入步骤(2)的分散液中，滴加完放置10?30min，过滤，洗涤，烘干，得到改性活性炭吸附剂，铁含量7.11 %?9.5%。
[0013]步骤(I)中所述亚铁盐为硫酸亚铁，所述亚铁盐溶液的浓度为0.2moL/Lo
[0014]步骤⑵中所述亚铁离子(Fe2+)与活性炭的质量比(1:10)?(2:10);所述搅拌的转速为60?90r/min，搅拌时间为1.5?2.5小时。
[0015]步骤(3)中所述双氧水的质量百分比浓度为30%;所述分散液中Fe2+与双氧水中H2O2的摩尔比为(1:3)?(1:8);所述搅拌的转速为180?240r/min。
[0016]步骤(3)中所述洗涤的条件为采用去离子水洗涤至滤液中无Fe3+;所述烘干条件为于105?110°C烘干至恒重。
[0017]所述活性炭为300目粉末活性炭。
[0018]一种改性活性炭吸附剂由上述制备方法制备得到。所述改性活性炭吸附剂的比表面积(m2/g)为 1485.6-1128.7，含氧量为 13.09-16.39%，铁含量 7.11-9.5%。
[0019]上述改性活性炭吸附剂应用于去除饮用水中六价铬。
[0020]原理:本发明利用双氧水对活性炭表面官能团进行氧化处理，增加表面含氧基团的含量，增强表面极性及对极性物质和金属离子的吸附性能，同时活性炭中微孔量增加。于此同时，双氧水和亚铁反应生成三价铁，经过双氧水的改性活性炭，能更好的吸附铁离子，形成铁改性，在酸性条件下以Fe3+及Fe (OH) 2+吸附在活性炭表面，六价铬在酸性条件下主要以HCrO4-存在，则通过静电吸附原理，用于去除六价铬。因此双氧水的在本发明中存在双重功能，在增加活性炭的吸附性能的前提下，进一步增加了铁离子在其表面的吸附量，最终增大对水中六价铬的吸附量。综上所述，用双氧水和硫酸亚铁联合改性活性炭，所制备的吸附剂具有较好的吸附效果。
[0021]与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果:
[0022](I)生产周期短，操作简单；
[0023](2)药剂消耗量少，原材料价格低，经济成本低；
[0024](3)对六价铬的吸附效果良好，针对痕量的0.3mg/L的水样，最高吸附率达到97.78%。
【附图说明】
[0025]图1为实施例1?9制备的改性活性炭吸附剂处理含六价铬水样的吸附率曲线；图中例I?例9分别为实施例1?实施例9制备的吸附剂；
[0026]图2为实施例1?9制备的改性活性炭吸附剂处理水样后水中六价络浓度曲线；图中例I?例9分别为实施例1?实施例9制备的吸附剂；
[0027]图3为实施例6制备的改性活性炭吸附剂处理不同浓度六价铬水样后水中六价铬浓度曲线；
[0028]图4为实施例6制备的改性活性炭吸附剂处理0.3mg/L水样后EDS分层图像。
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0030]实施例1
[0031]一种去除痕量六价铬的改性活性炭吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤:
[0032](I)将硫酸盐亚铁(FeSO4.7H20)溶入水中，得到亚铁盐溶液即硫酸亚铁溶液，溶液的浓度为0.2mol/L ；
[0033](2)称取5g干燥的活性炭，加入44.6mL上述硫酸亚铁溶液(铁含量为0.5g)中，搅拌混匀(搅拌的转速为90r/min，搅拌时间为2小时)，得到分散液；其中，活性炭与Fe2+质量比为10:1 ；
[0034](3)量取2.73mL质量百分数为30%的双氧水，在搅拌(搅拌的转速为180r/min)的条件下，将双氧水逐滴均匀(滴加的速度为30滴/min)加入步骤(2)中的分散液中，滴加完后放置1min ;其中Fe2+与双氧水的物质量的比为1:3 ;
[0035](4)将上述溶液用去离子水洗涤，至滤液中无Fe3+，105°C烘干至样品恒重，得到改性活性炭吸附剂；该吸附剂中铁含量7.11%,比表面积1485.6m2/g，对饮用水中含量0.3mg/L痕量六价铬的吸附率达到84.84%。
[0036]实施例2
[0037]一种去除痕量六价铬的改性活性炭吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤:
[0038](I)将硫酸盐亚铁(FeSO4.7H20)溶入水中，得到亚铁盐溶液即硫酸亚铁溶液，溶液的浓度为0.2mol/L ；
[0039](2)称取5g干燥的活性炭，加入44.6mL上述硫酸亚铁溶液(铁含量为0.5g)中，搅拌混匀(搅拌的转速为90r/min，搅拌时间为2小时)，得到分散液；活性炭与Fe2+质量比为 10:1 ；
[0040](3)量取5.46mL质量百分数为30%的双氧水，在搅拌(搅拌的转速为200r/min)的条件下，将双氧水逐滴均匀(滴加的速度为30滴/min)加入步骤(2)中的分散液中，滴加完放置20min ;其中Fe2+与双氧水的摩尔比为1:6 ;
[0041](4)将上述溶液用去离子水洗涤，至滤液中无Fe3+，110°C烘干至样品恒重，制得改性活性炭吸附剂；该吸附剂中铁含量7.26%,比表面积1457.8m2/g，对饮用水中含量0.3mg/L痕量六价铬的吸附率达到84.71 %。
[0042]实施例3
[0043]一种去除痕量六价铬的改性活性炭吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤:
[0044](I)将硫酸盐亚铁(FeSO4.7H20)溶入水中，得到亚铁盐溶液即硫酸亚铁溶液，溶液的浓度为0.2mol/L ；
[0045](2)称取5g干燥的活性炭，加入44.6mL上述硫酸亚铁溶液(铁含量为0.5g)中，搅拌混匀(搅拌的转速为90r/min，搅拌时间为2小时)，得到分散液，活性炭与Fe2+质量比为 10:1 ；
[0046](3)量取7.29mL质量百分数为30%的双氧水，在搅拌(搅拌的转速为240r/min)的条件下，室温下将双氧水均匀滴加(滴加的速度为30滴/min)于步骤(2)中的分散液中，滴加完后放置30min ;其中Fe2+与H2O2的摩尔比为1:8 ；
[0047](4)将上述溶液用去离子水洗涤，至滤液中无Fe3+，105°C烘干至样品恒重，制得改性活性炭吸附剂；该吸附剂中铁含量7.39%,比表面积1444.lm2/g，对饮用水中含量0.3mg/L痕量六价铬的吸附率达到84.21 %。
[0048]实施例4
[0049]一种去除痕量六价铬的改性活性炭吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤:
[0050](I)将硫酸盐亚铁(FeSO4.7H20)溶入水中，得到亚铁盐溶液即硫酸亚铁溶液，溶液的浓度为0.2mol/L ；
[0051](2)称取1g干燥的活性炭，加入10mL上述亚铁盐溶液(铁含量为1.12g)中，搅拌混匀(搅拌的转速为80r/min，搅拌时间为2小时)，得到分散液，其中活性炭与Fe2+质量比为 10:1.12 ；
[0052](3)取6.12ml质量百分数为30%的双氧水，在搅拌的条件下(转速为220r/min)，室温条件下将双氧水均匀滴加(滴加的速度为30滴/min)于步骤(2)中的分散液中，滴加完后放置30min ;其中Fe2+与H2O2的摩尔比为1:3 ；
[0053](4)将上述溶液用去离子水洗涤，至滤液中无Fe3+，108°C至样品恒重，制得改性活性炭吸附剂；该吸附剂中铁含量7.38%，比表面积1392.4m2/g，对饮用水中含量0.3mg/L痕量六价铬的吸附率达到85.97%。
[0054]实施例5
[0055]一种去除痕量六价铬的改性活性炭吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤:
[0056](I)将硫酸盐亚铁(FeSO4.7H20)溶入水中，得到亚铁盐溶液即硫酸亚铁溶液，溶液的浓度为0.2m