本發(fā)明涉及水處理材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種具有吸附和固定砷的過(guò)濾材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

砷是毒性很強(qiáng)的元素之一，也是各國(guó)飲水標(biāo)準(zhǔn)中主要去除的無(wú)機(jī)毒素。在自然界水體中多以三價(jià)和五價(jià)狀態(tài)存在。然而其作為一種金屬元素，不是以普通陽(yáng)離子的狀態(tài)存在，而主要以亞砷酸根和砷酸根形式存在。即使現(xiàn)代的技術(shù)如反滲透膜(RO)對(duì)三價(jià)砷的去除率僅為50％左右，不能滿足對(duì)砷的過(guò)濾需求。另外，過(guò)濾材料對(duì)砷和毒性極大的重金屬過(guò)濾，必須兼顧吸附后的固定問(wèn)題。傳統(tǒng)多孔陶瓷和陶瓷濾芯利用硅藻土的天然多孔結(jié)構(gòu)可以去除細(xì)菌和大分子有機(jī)物，但不能去除離子狀態(tài)的砷和重金屬。現(xiàn)有的技術(shù)中多采用蒙脫石、麥飯石等原料，其對(duì)重金屬離子和致害毒素有很強(qiáng)的吸附力，伊利石在我國(guó)具有極大的儲(chǔ)量，但是其久置水中不膨脹，吸附重金屬效果差，所以采用伊利石為原料用于處理重金屬等的相關(guān)信息較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有吸附和固定砷的過(guò)濾材料及其制備方法和應(yīng)用，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種具有吸附和固定砷的過(guò)濾材料，由以下按照重量份的原料組成：伊利石33-41份、鈦酸四正丁酯15-25份、氫氧化鍶1-5份、二乙醇胺7-15份。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述具有吸附和固定砷的過(guò)濾材料，由以下按照重量份的原料組成：伊利石35-39份、鈦酸四正丁酯18-22份、氫氧化鍶2-4份、二乙醇胺9-13份。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述具有吸附和固定砷的過(guò)濾材料，由以下按照重量份的原料組成：伊利石37份、鈦酸四正丁酯20份、氫氧化鍶3份、二乙醇胺11份。

本發(fā)明另一目的是提供一種具有吸附和固定砷的過(guò)濾材料的制備方法，由以下步驟組成：

1)將二乙醇胺與其質(zhì)量5.8倍的去離子水混合，制得二乙醇胺溶液；將鈦酸四正丁酯與其質(zhì)量2.8倍的無(wú)水乙醇混合，制得鈦酸四正丁酯溶液；

2)將伊利石與氫氧化鍶混合研磨，過(guò)100目篩，然后加入鈦酸四正丁酯溶液，并在88℃下密封加熱攪拌處理48min，然后再降溫至75℃邊攪拌邊加入二乙醇胺溶液，再升溫至108℃超聲處理20min，然后在100-105℃的溫度下攪拌至干，再在350℃的溫度下煅燒4.2h，即得過(guò)濾材料。

本發(fā)明另一目的是提供所述過(guò)濾材料在水處理中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明將伊利石與氫氧化鍶混合研磨，再通過(guò)鈦酸四正丁酯、二乙醇胺處理后制得的過(guò)濾材料對(duì)三價(jià)砷和五價(jià)砷具有高吸附固定功能，本發(fā)明在水力接觸時(shí)間10秒的情況下，可以去除砷鉛鉻汞鎘離子去除率達(dá)90％以上；經(jīng)本發(fā)明的過(guò)濾材料過(guò)濾后的水具有穩(wěn)定的弱堿性。本發(fā)明的過(guò)濾材料主要應(yīng)用水和廢水過(guò)濾，使用后，可以重新煅燒實(shí)現(xiàn)材料重復(fù)循環(huán)使用；本發(fā)明提供的制備方法反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單、易控制，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

本發(fā)明實(shí)施例中，一種具有吸附和固定砷的過(guò)濾材料，由以下按照重量份的原料組成：伊利石33份、鈦酸四正丁酯15份、氫氧化鍶1份、二乙醇胺7份。

將二乙醇胺與其質(zhì)量5.8倍的去離子水混合，制得二乙醇胺溶液；將鈦酸四正丁酯與其質(zhì)量2.8倍的無(wú)水乙醇混合，制得鈦酸四正丁酯溶液。將伊利石與氫氧化鍶混合研磨，過(guò)100目篩，然后加入鈦酸四正丁酯溶液，并在88℃下密封加熱攪拌處理48min，然后再降溫至75℃邊攪拌邊加入二乙醇胺溶液，再升溫至108℃超聲處理20min，然后在100℃的溫度下攪拌至干，再在350℃的溫度下煅燒4.2h，即得過(guò)濾材料。

實(shí)施例2

本發(fā)明實(shí)施例中，一種具有吸附和固定砷的過(guò)濾材料，由以下按照重量份的原料組成：伊利石41份、鈦酸四正丁酯25份、氫氧化鍶5份、二乙醇胺15份。

將二乙醇胺與其質(zhì)量5.8倍的去離子水混合，制得二乙醇胺溶液；將鈦酸四正丁酯與其質(zhì)量2.8倍的無(wú)水乙醇混合，制得鈦酸四正丁酯溶液。將伊利石與氫氧化鍶混合研磨，過(guò)100目篩，然后加入鈦酸四正丁酯溶液，并在88℃下密封加熱攪拌處理48min，然后再降溫至75℃邊攪拌邊加入二乙醇胺溶液，再升溫至108℃超聲處理20min，然后在105℃的溫度下攪拌至干，再在350℃的溫度下煅燒4.2h，即得過(guò)濾材料。

實(shí)施例3

本發(fā)明實(shí)施例中，一種具有吸附和固定砷的過(guò)濾材料，由以下按照重量份的原料組成：伊利石35份、鈦酸四正丁酯18份、氫氧化鍶2份、二乙醇胺9份。

將二乙醇胺與其質(zhì)量5.8倍的去離子水混合，制得二乙醇胺溶液；將鈦酸四正丁酯與其質(zhì)量2.8倍的無(wú)水乙醇混合，制得鈦酸四正丁酯溶液。將伊利石與氫氧化鍶混合研磨，過(guò)100目篩，然后加入鈦酸四正丁酯溶液，并在88℃下密封加熱攪拌處理48min，然后再降溫至75℃邊攪拌邊加入二乙醇胺溶液，再升溫至108℃超聲處理20min，然后在102℃的溫度下攪拌至干，再在350℃的溫度下煅燒4.2h，即得過(guò)濾材料。

實(shí)施例4

本發(fā)明實(shí)施例中，一種具有吸附和固定砷的過(guò)濾材料，由以下按照重量份的原料組成：伊利石39份、鈦酸四正丁酯22份、氫氧化鍶4份、二乙醇胺13份。

將二乙醇胺與其質(zhì)量5.8倍的去離子水混合，制得二乙醇胺溶液；將鈦酸四正丁酯與其質(zhì)量2.8倍的無(wú)水乙醇混合，制得鈦酸四正丁酯溶液。將伊利石與氫氧化鍶混合研磨，過(guò)100目篩，然后加入鈦酸四正丁酯溶液，并在88℃下密封加熱攪拌處理48min，然后再降溫至75℃邊攪拌邊加入二乙醇胺溶液，再升溫至108℃超聲處理20min，然后在102℃的溫度下攪拌至干，再在350℃的溫度下煅燒4.2h，即得過(guò)濾材料。

實(shí)施例5

本發(fā)明實(shí)施例中，一種具有吸附和固定砷的過(guò)濾材料，由以下按照重量份的原料組成：伊利石37份、鈦酸四正丁酯20份、氫氧化鍶3份、二乙醇胺11份。

將二乙醇胺與其質(zhì)量5.8倍的去離子水混合，制得二乙醇胺溶液；將鈦酸四正丁酯與其質(zhì)量2.8倍的無(wú)水乙醇混合，制得鈦酸四正丁酯溶液。將伊利石與氫氧化鍶混合研磨，過(guò)100目篩，然后加入鈦酸四正丁酯溶液，并在88℃下密封加熱攪拌處理48min，然后再降溫至75℃邊攪拌邊加入二乙醇胺溶液，再升溫至108℃超聲處理20min，然后在102℃的溫度下攪拌至干，再在350℃的溫度下煅燒4.2h，即得過(guò)濾材料。

對(duì)比例1

除不含氫氧化鍶外，其原料含量及制備過(guò)程與實(shí)施例5一致。

對(duì)比例2

除不含有鈦酸四正丁酯外，其原料含量及制備過(guò)程與實(shí)施例5一致。

對(duì)比例3

除不含有氫氧化鍶以及鈦酸四正丁酯外，其原料含量及制備過(guò)程與實(shí)施例5一致。

實(shí)施例6

對(duì)實(shí)施例5及對(duì)比例1-3所得過(guò)濾材料對(duì)飲用水的過(guò)濾效果

1.測(cè)試方法

鉛、砷、鎘去除率：參照MOH《生活飲用水水質(zhì)處理器衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)規(guī)范-一般水質(zhì)處理器》&EPA200.8ICP/MS；

汞去除率：參照MOH《生活飲用水水質(zhì)處理器衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)規(guī)范-一般水質(zhì)處理器》&GB/T5750.6-2006生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法金屬指標(biāo)原子熒光法；

六價(jià)鉻去除率：參照MOH《生活飲用水水質(zhì)處理器衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)規(guī)范-一般水質(zhì)處理器》&GB/T5750.6-2006生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法金屬指標(biāo)；

2.測(cè)試結(jié)果：參見(jiàn)表1。

表1

實(shí)施例5所得過(guò)濾材料使用后的穩(wěn)定性試驗(yàn)：

按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：EPA TCLP CD-ROM 1311-1 July 1992

METHOD 1311 TOXICITY CHARACTERISTIC LEACHING PROCEDURE進(jìn)行模擬試驗(yàn)。檢測(cè)結(jié)果吸附固定的砷鎘汞鉛鉻等重金屬不超標(biāo)或未檢出。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。