一种具有除砷功能的饮用水净化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]一种具有除砷功能的饮用水净化剂及其制备方法，具体涉及到一种利用腐植酸和活性炭混合去除饮用水中砷离子的净水剂，属于饮用水净化领域。
【背景技术】
[0002]2004年12月15日，世界卫生组织官员公布，全球至少有5000多万人口正面临着地方性砷中毒的威胁，其中，大多数为亚洲国家，而中国正是受砷中毒危害最为严重的国家之一。Q其中，水体中的砷污染主要来自砷和含砷金属的开采、冶炼，用砷或深化合物作原料的玻璃、颜料、原药、纸张的生产以及煤的燃烧等过程等排放的废水，元素砷的毒性极低，砷化物均有毒性，三价砷化合物比其他砷化合物毒性更强，就会对人体产生毒害作用。含量超标的含砷废水混入农业灌溉或水体养殖中，经食物摄入人体，将会引起癌症。而且对人体皮肤、黏膜有刺激性，严重威胁人类的健康。含砷废水被公认为是当今最严重危害环境的公害之一O
[0003]目前处理含砷废水的方法很多，有化学还原沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法等。
[0004]砷污染治理的方法主要有化学方法、物理方法、生物方法以及膜分离法:
[0005]化学方法:是指用化学试剂使砷变为人体难以吸收的砷化合物，如，在含砷废水中投加石灰、硫酸亚铁和液氯(或漂白粉)，将砷沉淀，然后对废渣进行处理，也可以让含砷废水通过硫化铁滤床或用硫酸铁、氣化铁氣氧化铁凝结?/L淀等。
[0006]物理法:主要是让含砷污水通过特殊的过滤器，使砷富集起来变废为宝，如，活性炭过滤法等。此法具有投资少，处理成本低，操作简单等优点，广泛适用于多类含砷废水治理，但它不足之处在于水不能回用，二次污染依然可能存在。
[0007]生物方法:主要是指在砷污染的土壤或水体中种植能吸收砷的植物，以达到吸收砷的目的，如美国科学家最近发现了一种蕨类植物可吸收污染土壤中的砷。
[0008]膜分离法:主要是对物质进行分离的技术总称，主要包括电渗析、反渗透、液膜法。在含砷废水治理方面正处在研究和试用阶段，此法具有广阔的应用前景。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种具有除砷功能的饮用水净化剂，可有效地去除饮用水中的三价砷。
[0010]本发明还提供一种具有除砷功能的饮用水净化剂的制备方法，该方法操作简单，适于工业化生产。
[0011]—种具有除砷功能的饮用水净化剂，是由不溶腐植酸经处理后与粒状活性碳混合制备而成;所述的不溶物腐植酸与活性碳的质量比为(I?5):1。
[0012]腐植酸(Humicacid，HA)，又称胡敏酸，一种天然有机高分子化合物，是腐殖质的主要组成部分。腐植质为土壤、泥炭、煤、许多高地溪流、腐植营养湖、海水中的主要有机成分，由有机生物死亡后经生物降解产生。腐植酸不是一个单一的酸，而是一个复杂的含有羧基、酚羟基等官能团的混合物，在自然界中通常与离子形成络合物。
[0013]活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大，具有很强的吸附能力。
[0014]作为优选，所述的活性炭的颗粒度优选为80目?120目，所述的腐植酸优选为煤炭煤腐殖酸，颗粒度优选为200目?300目，该颗粒度制成的混合物机械性能稳定，吸附能力最强。
[0015]所述的一种具有除砷功能的饮用水净化剂，包括步骤:
[0016]1.将一定量的腐植酸，在105°C条件下灼烧lh，使其快速脱水;再用2mol/L的CaCl2溶液浸泡2h后，使用lmol/L硝酸和蒸馏水洗涤。
[0017]2.最终在lmol/L硝酸钠中浸泡3h后，低温蒸发形成固体物。
[0018]3.将步骤2制得的固体物与粒度为2?4的粒状活性炭放入密闭容器中充分混合I Om i η，得到该净水剂。
[0019]根据权利要求1所述的一种具有除砷功能的饮用水净化剂及其制备方法，其特征在于，粒状活性碳粒径在2?4mm，微孔比表面积在100mVg左右。
[0020]本发明具有除砷功能的饮用水净化剂对环境内分泌干扰物质的去除率的检测方法为:将一定量的具有除砷功能的饮用水净化剂加入到一定体积的模拟污染水体中，于水浴中恒温振荡一定时间，离心后，取上清液测定溶液的吸光度，由工作曲线回归方程计算出被测溶液中环境内分泌干扰物质的浓度。
[0021]根据式(I)计算吸附容量q(mg/g)，q=(Co-Ct)V/m1--式(I)，其中Co(mg/L)为溶液的初始浓度，Ct(mg/L)为当吸附时间为t时溶液中干扰物质的浓度，V(L)为样品污染水体的体积，nu(g)为具有除砷功能的饮用水净化剂的质量。
[0022]根据式(II)计算去除率f(%)，f= q.mi/m2.100%--式(II)，其中m2(g)为模拟污染水体中环境内分泌干扰物质的质量。
[0023]本发明具有以下优点:
[0024]腐植酸与活性炭性状类似，混合均匀，克服了常规净水剂不易混合均匀的缺点，并且使用效果优良，天然无毒，无味，物理化学性质优良，可用于饮水深度处理或突发性水污染事件导致的饮用水应急预处理，对环境友好，无污染。
[0025]腐植酸具有多羧基、酚羟基，易与金属离子形成螯合物，快速吸附水中的重金属离子;活性炭又具有多孔，比表面积大，吸附能力强等优点，不仅可以吸附水中杂质，又可吸附一定量的重金属离子;二者在自然界中储量大，价格低，生产成本低，流程短，操作简便，适合工业化生产。
【具体实施方式】
[0026]实施例1
[0027](I)称取不溶性腐植酸10g，用水洗涤，将可溶性物质去除，将其放入烘箱内在105°C条件下烘烤I小时，使其快速脱水，再用2mol/L的CaCl2溶液浸泡2h后，使用lmol/L硝酸和蒸馏水洗涤。最终在lmol/L硝酸钠中浸泡3h后，低温蒸发形成固体物。
[0028](2)按照步骤I处理后的腐植酸:活性炭(粒径为2mm) = 1:1的质量比加入活性炭，放入密闭容器充分混合1min，得到均匀粒状混合物。
[0029](3)将步骤2处理后的腐植酸活性炭混合物取lg，加入到10ml浓度为10mg/l的重砷酸钾溶液，充分混合后静置1min后过滤，加入按照国标GB7467-87方法配制的显色剂二苯碳酰二肼溶液测得滤液吸光度并依照国标GB7467-87方法测得砷含量为0.5mg/l。砷去除率达到了 95 %。
[0030]实施例2
[0031](I)称取不溶性腐植酸10g，用水洗涤，将可溶性物质去除，将其放入烘箱内在105°C条件下烘烤I小时，使其快速脱水，再用2mol/L的CaCl2溶液浸泡2h后，使用lmol/L硝酸和蒸馏水洗涤。最终在lmol/L硝酸钠中浸泡3h后，低温蒸发形成固体物。
[0032](2)按照步骤I处理后的腐植酸:活性炭(粒径为2mm) =3:1的质量比加入活性炭，放入密闭容器充分搅拌I Omin，得到均匀粒状混合物。
[0033](3)将步骤2处理后的腐植酸活性炭混合物取lg，加入到10ml浓度为10mg/l的重砷酸钾溶液，充分混合后静置1min后过滤，加入按照国标GB7467-87方法配制的显色剂二苯碳酰二肼溶液测得滤液吸光度并依照国标GB7467-87方法测得砷含量为0.4mg/l。砷去除率达到了 96 %。
[0034]实施例3
[0035](I)称取不溶性腐植酸10g，用水洗涤，将可溶性物质去除，将其放入烘箱内在105°C条件下烘烤I小时，使其快速脱水，再用2mol/L的CaCl2溶液浸泡2h后，使用lmol/L硝酸和蒸馏水洗涤。最终在lmol/L硝酸钠中浸泡3h后，低温蒸发形成固体物。
[0036](2)按照步骤I处理后的腐植酸:活性炭(粒径为2mm) =5:1的质量比加入活性炭，放入密闭容器充分搅拌I Omin，得到均匀粒状混合物。
[0037](3)将步骤2处理后的腐植酸活性炭混合物取lg，加入到10ml浓度为10mg/l的重砷酸钾溶液，充分混合后静置1min后过滤，加入按照国标GB7467-87方法配制的显色剂二苯碳酰二肼溶液测得滤液吸光度并依照国标GB7467-87方法测得砷含量为0.5mg/l。砷去除率达到了 95 %。
【主权项】
1.一种具有除砷功能的饮用水净化剂及其制备方法，其特征在于，该净化剂使用不溶腐植酸经处理后与粒状活性碳按照一定比例混合制备而成。2.根据权利要求1所述的一种具有除砷功能的饮用水净化剂及其制备方法，其特征在于，腐植酸经如下处理: 将一定量的腐植酸，在105°C条件下烘干lh，使其快速脱水;再用2mol/L的CaCl2溶液浸泡2h后，使用lmol/L硝酸和蒸馏水洗涤。3.最终在lmol/L硝酸钠中浸泡3h后，低温蒸发形成固体物，将固体物与粒度为2?4的粒状活性炭放入密闭容器中充分混合lOmin。4.根据权利要求1，2所述的一种具有除砷功能的饮用水净化剂及其制备方法，其特征在于，粒状活性碳粒径在2?4mm，微孔比表面积在100mVg左右。5.根据权利要求1，2，3所述的一种具有除砷功能的饮用水净化剂及其制备方法，其特征在于，根据不同的使用条件，所述不溶物腐植酸与活性碳的质量比为(I?5):1。
【专利摘要】本发明涉及饮用水净化技术领域，其目的在于提供一种具有除砷功能的饮用水净化剂及其制备方法，它可有效去除饮用水中砷。其制备包括如下步骤：将不溶性腐植酸经过脱水，氯化钙溶液、硝酸溶液和蒸馏水洗涤，并在硝酸钠中浸泡3h后低温蒸发形成固体物。将该固体物质与粒径为2～4mm的粒状活性炭充分混合，即制得该净水剂。该净水剂生产简便，净化效率高，成本低，适合在无法大规模处理砷污染的农村地区。经检测，该净水剂对饮用水中的砷去除率为50%以上。
【IPC分类】B01J20/24, B01J20/30, C02F101/10, C02F1/28
【公开号】CN105521768
【申请号】CN201610021024
【发明人】孙磊, 夏东升, 王义栋
【申请人】福建汉祥纺织科技有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年1月13日