专利名称：除砷吸附剂的制备方法和除砷吸附剂的制作方法
技术领域：
本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种除砷吸附剂的制备方法和除砷吸附剂。
背景技术：
砷是一种毒性很高的原生质毒物，也是一种诱导有机体突变的物质，已被美国疾病控制中心(CDC)和国际癌症研究机构(IARC)确定为第一类致癌物。饮用水中砷含量超标现象往往发生在地下水中。天然条件下地下水砷的异常富集已经威胁世界数亿居民的身体健康。目前，用于水质除砷的技术主要是混凝沉淀技术和吸附技术。混凝沉淀技术相对较为成熟，但会产生大量化学污泥，这些污泥的处理和处置相对困难，处理不当可产生二次污染。在吸附技术中，常用的吸附剂主要为零价铁、活性氧化铝和活性炭等，这些吸附剂存在着价格昂贵、吸附容量低或者吸附剂溶出等问题。为了解决上述问题，提出了关于利用菱铁矿与赤铁矿的混合粉末作为除砷吸附剂的方法，如，中国专利200710064823. 0，高效除砷复合吸附剂的制备方法和应用方法。该吸附剂需要分别对菱铁矿与赤铁矿进行选取，粉碎，并对粉碎后的菱铁矿与赤铁矿进行筛分、 物理混合，以得到除砷吸附剂。但是，由于上述相关技术中的原材料在筛分过程中造成了一定的浪费，部分矿物粉末得不到有效利用，并且在物理混合过程中由于菱铁矿与赤铁矿本身的成分和结构并没有发生变化，从而使得这种除砷吸附剂在除砷效果上具有一定的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种除砷吸附剂的制备方法和除砷吸附剂，以解决相关技术中的除砷吸附剂在除砷效果上具有一定的限制的问题。为了实现是上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种除砷吸附剂的制备方法，其包括步骤S102，选取天然菱铁矿粉末；步骤S104，在所选的天然菱铁矿粉末中，加入适量的去离子水以及适量的粘合剂，得到混合粘稠物；步骤S106，对所得到的混合粘稠物进行湿法挤压造粒；步骤S108，对由湿法挤压造粒得到的颗粒进行灼烧。进一步地，上述步骤S108包括在马弗炉中采用300_450°C的温度对由所述湿法挤压造粒得到的颗粒灼烧3-4小时。进一步地，上述步骤S102包括将所述天然菱铁矿粉碎成粒度小于0. IOmm的粉末。进一步地，上述步骤S106中，经过湿法挤压造粒得到粒度为3_4mm的颗粒。进一步地，上述步骤S104中所加入的粘结剂为所述混合粘稠物总重量的 0. 5% -1%。进一步地，上述粘结剂为铝溶胶。
进一步地，上述步骤S104中，所述去离子水与所述天然菱铁矿粉末两者的重量比为1 9 1 4。进一步地，上述步骤S102中，选取的天然菱铁矿中菱铁矿的含量为总含量的 70% -80%。为了实现是上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种除砷吸附剂，其由上述用于强化除砷的天然菱铁矿改性方法中的一种制备得到。进一步地，上述除砷吸附剂中至少含有50% -70%的菱铁矿，5% -20%的赤铁矿。本发明具有以下有益效果1)通过对天然菱铁矿粉末进行湿法挤压造粒和灼烧，使得天然菱铁矿的晶格发生了变化，并有一部分天然菱铁矿转化成了赤铁矿，从而生成了除砷吸附剂。由于本发明采用一种原材料(即天然菱铁矿)实现了高效除砷吸附剂的制备，从而简化了制备工艺。此外， 由于灼烧处理，使得菱铁矿和赤铁矿的结构发生了改变，从而改善了除砷效果。2)由于除砷吸附剂呈颗粒状，使得用户可以方便地将除砷吸附剂放置在过滤器 (柱状反应器)中对高砷水进行过滤，不仅便于使用，而且便于材料吸附饱和后的活化再生。此外，使得除砷吸附剂的比表面积和水动力阻力达到最优化，从而进一步提高了除砷吸附剂的使用效率。
图1是根据本发明实施例的除砷吸附剂的制备方法的流程图；图2是根据本发明实施例的天然菱铁矿原样和改性后吸附剂的X射线衍射分析谱图。
具体实施例方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。首先，结合实施示例描述除砷吸附剂的制备方法。图1是根据本发明实施例的除砷吸附剂的制备方法的流程图。如图1所示，在本发明的一种优选实施方式中，根据本发明实施例的除砷吸附剂的制备方法可以包括以下步骤步骤S102，选取天然菱铁矿粉末；步骤S104，在所选的天然菱铁矿粉末中，加入适量的去离子水以及适量的粘合剂， 得到混合粘稠物；步骤S106，对所得到的混合粘稠物进行湿法挤压造粒；步骤S108，对由湿法挤压造粒得到的颗粒进行灼烧。通过对天然菱铁矿粉末进行湿法挤压造粒和灼烧，使得一部分天然菱铁矿!^CO3 发生了化学反应生成了赤铁矿狗203(反应式1)。由于菱铁矿!^eCO3和赤铁矿!^e2O3可以与水中砷酸根和亚砷酸根发生反应，从而降低了水中砷的含量，达到除砷的效果。4FeC03+02 — 2Fe203+4C02(1)
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由于本发明实施例通过一种原材料经过造粒和灼烧实现了除砷吸附剂的制备，使得不需要如现有技术中那样分别选择粒度合适的天然菱铁矿粉末和天然赤铁矿粉末来生成除砷吸附剂，不仅充分利用了原材料，而且简化了制备工艺。此外，由于灼烧处理，使得菱铁矿晶格结构发生了改变，并产生了一定量的赤铁矿，从而进一步改善了除砷效果。图2为天然菱铁矿原样和改性后吸附剂的X射线衍射分析谱图。在图2中，① 表示天然菱铁矿原样；②表示改性后吸附剂；S表示菱铁矿(Siderite) ；H表示赤铁矿 (Hematite) ；Q 表示石英(Quartz) ；D 表示白云石(Dolomite)。从图2中可以看出，改性后吸附剂中含有一定量的赤铁矿(约为10%)。此外，菱铁矿的晶格发生了相应的变化由原来在2 θ =42.4°处相对较强的峰(图2中的①)，变成与2 θ = 38.2°或46. 0°处的基本一致的峰强(图2中的②)。此外，在本发明实施例中，将灼烧得到的颗粒作为除砷吸附剂。由于除砷吸附剂呈颗粒状，使得用户可以方便地将除砷吸附剂放置在过滤器(柱状反应器)中对高砷水进行过滤，不仅便于使用，而且便于材料吸附饱和后的活化再生。此外，使得除砷吸附剂的比表面积和水动力阻力达到最优化，从而进一步提高了除砷吸附剂的使用效率。在本发明的优选实施例中，上述步骤S108可以包括在马弗炉中采用300-450°C 的温度对由所述湿法挤压造粒得到的颗粒灼烧3-4小时。在添加一定水分和铝溶胶后，经过300-450°C，3-4h的灼烧能够使改性吸附剂中各矿物含量达到一个最佳比例，该比例对其除砷过程更有利。如表1和2中所述，本发明实施例所述的吸附剂无论对As (III)还是对As ( V )的去除效率都大大高于天然菱铁矿原样和其它改性条件下的吸附剂。表1 不同吸附剂除砷效果比较(液固比为100/1)
权利要求
1.一种除砷吸附剂的制备方法，其特征在于，包括步骤S102，选取天然菱铁矿粉末；步骤S104，在所选的天然菱铁矿粉末中，加入适量的去离子水以及适量的粘合剂，得到混合粘稠物；步骤S106，对所得到的混合粘稠物进行湿法挤压造粒；步骤S108，对由湿法挤压造粒得到的颗粒进行灼烧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S108包括在马弗炉中采用300-450°C的温度对由所述湿法挤压造粒得到的颗粒灼烧3-4小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S102包括将所述天然菱铁矿粉碎成粒度小于0. IOmm的粉末。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S106中，经过湿法挤压造粒得到粒度为3-4mm的颗粒。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S104中，所加入的粘结剂为所述混合粘稠物总重量的0. 5% -1%。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述粘结剂为铝溶胶。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S104中，所述去离子水与所述天然菱铁矿粉末两者的重量比为1 9 1 4。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S102中，所选取的天然菱铁矿中菱铁矿的含量为总含量的70% -80%。
9.一种除砷吸附剂，其特征在于，由权利要求1至8中的一个所述的用于强化除砷的天然菱铁矿改性方法制备得到。
10.根据权利要求9所述的除砷吸附剂，其特征在于，所述除砷吸附剂中至少含有 50% -70%的菱铁矿和5% -20%的赤铁矿。
全文摘要
本发明公开了一种除砷吸附剂的制备方法和除砷吸附剂，其中，该除砷吸附剂的制备方法包括步骤S102，选择天然菱铁矿粉末；步骤S104，在所选的天然菱铁矿粉末中，加入适量的去离子水以及适量的粘合剂，得到混合粘稠物；步骤S106，对所得到的混合粘稠物进行湿法挤压造粒；步骤S108，对由湿法挤压造粒得到的颗粒进行灼烧。本发明采用湿法造粒和灼烧来生成具有颗粒状的除砷吸附剂，解决相关技术中的除砷吸附剂在除砷效果上具有一定的限制的问题，由于菱铁矿的结构和矿物成份发生了改变，从而进一步改善了除砷效果。
文档编号C02F1/58GK102233256SQ20101016509
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者赵凯, 郭华明 申请人:中国地质大学(北京)