一種用于飲用水凈化的鈦鋁復(fù)合球體吸附劑的制作方法
【專利說(shuō)明】
一.技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于飲用水砷氟共除的鈦鋁復(fù)合球體吸附劑的制備方法。制備得到的鈦鋁復(fù)合球體吸附劑能夠去除地下水中砷、氟等有毒物質(zhì)，并可以直接用于飲用水凈化，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
二.【背景技術(shù)】
[0002]飲水安全與人類健康密切相關(guān)。隨著環(huán)境污染日益嚴(yán)重，地下水中砷、氟的污染與毒害已成為世界性的問(wèn)題，在局部地區(qū)砷污染尤其嚴(yán)重。目前世界上有十幾個(gè)國(guó)家發(fā)生較大區(qū)域的砷氟污染，中國(guó)是其中之一。高砷水和高氟水一直威脅著我國(guó)部分農(nóng)村居民的飲用水安全，高濃度砷氟復(fù)合污染和砷氟聯(lián)合中毒的現(xiàn)象在我國(guó)新疆、山西、內(nèi)蒙古、貴州等地區(qū)屢有報(bào)道。
[0003]飲水型砷中毒是一種常見的地方病。砷主要以無(wú)機(jī)鹽形式，S卩(AsO43)和亞砷酸鹽(AsO33)存在于自然水系中，這兩類砷化物可通過(guò)呼吸道、食物或皮膚接觸進(jìn)入人體內(nèi)。當(dāng)人們長(zhǎng)期飲用高砷地下水時(shí)，砷會(huì)在人體內(nèi)不斷積累最終導(dǎo)致慢性中毒，危害到人體器官的正常功能，例如降低酶活性、干擾人體正常代謝、使神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生紊亂，造成毛細(xì)管擴(kuò)張等，從而引發(fā)身體各種病變和癌癥。
[0004]氟在自然環(huán)境中廣泛分布，并且是與人體健康密切相關(guān)的微量化學(xué)元素之一，人體吸收適量的氟可以預(yù)防齲齒，促進(jìn)骨骼的鈣代謝。而當(dāng)人體攝入過(guò)量的氟，則會(huì)引起人體的鈣磷代謝失調(diào)，造成體內(nèi)缺鈣，引起氟中毒。輕者氟斑牙，嚴(yán)重者會(huì)發(fā)生骨骼變形，喪失勞動(dòng)力甚至死亡，此即氟骨癥。我國(guó)生活水飲用標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定飲用水中氟的濃度應(yīng)小于1.5mg/L0
[0005]目前常用的地下水砷氟處理方法主要有吸附法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、混凝法及膜分離法等，其中以吸附法最為常用，由于其方便高效，現(xiàn)已成為農(nóng)村分散式供水的最佳選擇。常用的砷氟吸附劑存在一個(gè)共同缺點(diǎn):處理單砷或單氟能力較強(qiáng)，砷氟共去除效果不佳。
[0006]為克服傳統(tǒng)方法的不足，實(shí)現(xiàn)實(shí)際環(huán)境水體中的砷氟共去除，本發(fā)明以硫酸氧鈦、硫酸鋁及鋁酸鈉為反應(yīng)物，硫酸氧鈦經(jīng)水解沉淀制得偏鈦酸漿液，硫酸鋁和鋁酸鈉溶液并流共沉淀制得擬薄水鋁石，兩者混合后在高壓釜內(nèi)酸性溶膠化，加固化劑得到鈦鋁復(fù)合球體吸附劑。與傳統(tǒng)的方法相比，本發(fā)明使用的鈦鋁復(fù)合球體吸附效率更高，并且操作過(guò)程更加便捷。通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，證明本發(fā)明制備的吸附劑對(duì)砷氟具有較高的去除效率，并且具備用于實(shí)際地下水處理的潛力。
三.
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明吸附劑的制備過(guò)程主要包含兩部分:第一部分是制備二氧化鈦和氧化鋁的前驅(qū)物，分為溶解、調(diào)節(jié)PH值及洗滌三個(gè)步驟，得到偏鈦酸及擬薄水軟鋁石濾餅；第二部分是將偏鈦酸及擬薄水軟鋁石濾餅按照不同鈦鋁摩爾比加酸打漿后，在高壓反應(yīng)釜中高溫高壓膠化，加入固化劑混合后制成球體，經(jīng)煅燒、水洗、蒸汽處理，最終得到鈦鋁復(fù)合球體吸附劑。對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
進(jìn)行詳細(xì)描述如下:
[0008]1.制備二氧化鈦的前驅(qū)物偏鈦酸濾餅，具體步驟如下:
[0009](I)將反應(yīng)器置于冰水環(huán)境中，并在反應(yīng)器中加入2000mL的5°C去離子水；
[0010](2)在機(jī)械攪拌下，將硫酸氧鈦加入反應(yīng)器，形成懸濁混合液體；
[0011](3)繼續(xù)攪拌，向(2)懸濁液體中緩慢加入氫氧化鈉溶液，將pH調(diào)到7.5得到沉淀物；
[0012](4)將(3)得到的沉淀物經(jīng)水洗數(shù)次，直至上清液電導(dǎo)率小于10ys后停止水洗，經(jīng)離心分離得到二氧化鈦前驅(qū)物偏鈦酸濾餅。
[0013]2.制備氧化鋁的前驅(qū)物擬薄水軟鋁石濾餅，具體步驟如下:
[0014](I)稱取8g氧化鋁，加入200mL去離子水，得到4%的氧化鋁晶種液；
[0015](2)在5000mL燒杯中加入400mL去離子水及(I)的氧化鋁晶種液，加熱到80-85 0C，同時(shí)加入硫酸鋁和鋁酸鈉溶液，緩慢加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至8-9，反應(yīng)3_4小時(shí)，老化30分鐘離心分離得到沉淀物；
[0016](3)將⑵中得到的沉淀物經(jīng)水洗數(shù)次，直至上清液電導(dǎo)率達(dá)到達(dá)到小于100 μ s后停止水洗，經(jīng)離心分離得到擬薄水軟鋁石濾餅；
[0017]3.將步驟I制備得到的偏鈦酸及步驟2制備得到的擬薄水軟鋁石濾餅制備成鈦鋁復(fù)合球體吸附劑，步驟如下:
[0018](I)配制50%六亞甲基四胺水溶液50mL，超聲溶解；
[0019](2)將98g的偏鈦酸及35g擬薄水軟鋁石濾餅加ISmL濃度5 %的稀硝酸混合打漿20分鐘后置于高壓反應(yīng)釜中，加壓IMPa溫度20(TC反應(yīng)兩小時(shí)得到凝膠；
[0020](3)將⑵中反應(yīng)后得到的凝膠冷卻后加入⑴中配好的加固劑溶液3mL混合均勻后，離心分離得到沉淀物；
[0021](4) (3)中的得到的沉淀物采用滾球法成球，后放入馬弗爐中600°C煅燒2小時(shí)得到鈦招復(fù)合球體；
[0022](5)球體經(jīng)水洗烘干后，經(jīng)水蒸汽(120-130°C )熱蒸處理表面30分鐘，熱風(fēng)干燥(90-100°C )2小時(shí)，得到鈦鋁復(fù)合球體吸附劑。
[0023]本發(fā)明制備得到的鈦鋁復(fù)合球體吸附劑對(duì)地下水中砷氟等有毒物質(zhì)去除效果較好，并且可以作為填充物制成濾柱，直接用于家庭飲用水裝置，方便可行。
四.【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是鈦鋁復(fù)合球體吸附劑對(duì)As (III)和As (V)的吸附劑量實(shí)驗(yàn)，As (III)的初始濃度為0.373mg/L，As(V)的初始濃度為0.344mg/L。分析圖中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過(guò)吸附劑的吸附處理，當(dāng)吸附劑量達(dá)到7.5g/L及5g/L時(shí)，As (III)和As(V)均達(dá)到飲用水引用標(biāo)準(zhǔn)(< 10 μ g/L)，說(shuō)明吸附效果較好，可以用于處理實(shí)際地下水。
[0025]圖2是鈦鋁復(fù)合球體吸附劑對(duì)F的吸附劑量實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)的初始濃度為2.48mg/L。分析圖中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過(guò)吸附劑的吸附處理，當(dāng)吸附劑量達(dá)到5g/L時(shí)，出水F達(dá)到飲用水引用標(biāo)準(zhǔn)(< 1.5mg/L)，說(shuō)明吸附效果較好，可以用于處理實(shí)際地下水。五.
【具體實(shí)施方式】
[0026]1.本發(fā)明