一种吸附重金属的过滤材料及其制备方法和应用

一种吸附重金属的过滤材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及水处理材料技术领域，具体是一种吸附重金属的过滤材料及其制备方 法和应用。

背景技术

砷是毒性很强的元素之一，也是各国饮水标准中主要去除的无机毒素。在自然界 水体中多以三价和五价状态存在。然而其作为一种金属元素，不是以普通阳离子的状态存 在，而主要以亚砷酸根和砷酸根形式存在。即使现代的技术如反渗透膜(RO)对三价砷的去 除率仅为50％左右，不能满足对砷的过滤需求。另外，过滤材料对砷和毒性极大的重金属过 滤，必须兼顾吸附后的固定问题。传统多孔陶瓷和陶瓷滤芯利用硅藻土的天然多孔结构可 以去除细菌和大分子有机物，但不能去除离子状态的砷和重金属。现有的技术中多采用蒙 脱石、麦饭石等原料，其对重金属离子和致害毒素有很强的吸附力，伊利石在我国具有极大 的储量，但是其久置水中不膨胀，吸附重金属效果差，所以采用伊利石为原料用于处理重金 属等的相关信息较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种去除率高、可重复使用的吸附重金属的过滤材料及其 制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种吸附重金属的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊利石38-46份、四 氢糠醇11-19份、醋酸钡3-7份、聚乙烯树脂15-23份。

作为本发明进一步的方案：所述吸附重金属的过滤材料，由以下按照重量份的原 料组成：伊利石40-44份、四氢糠醇13-17份、醋酸钡4-6份、聚乙烯树脂17-21份。

作为本发明进一步的方案：所述吸附重金属的过滤材料，由以下按照重量份的原 料组成：伊利石42份、四氢糠醇15份、醋酸钡5份、聚乙烯树脂19份。

本发明另一目的是提供一种吸附重金属的过滤材料的制备方法，由以下步骤组 成：

1)将四氢糠醇与其质量9.8倍的水混合，制得四氢糠醇溶液；将醋酸钡与其质量 3.8倍的去离子水混合，制得醋酸钡溶液；

2)将伊利石与聚乙烯树脂混合研磨，过100目筛，然后加入四氢糠醇溶液，并在83 ℃下密封加热搅拌处理65-70min，然后再降温至70℃边搅拌边滴加醋酸钡溶液，再升温至 128℃超声处理30min，然后在100℃的温度下搅拌至干，再在330℃的温度下煅烧3.8h，即得 过滤材料。

本发明另一目的是提供所述过滤材料在水处理中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的过滤材料对三价砷和五价砷具有高吸附固定功能，本发明在水力接触时 间10秒的情况下，可以去除砷铅铬汞锰离子去除率达90％以上；经本发明的过滤材料过滤 后的水具有稳定的弱碱性。本发明的过滤材料对六价铬离子具有强还原性，对有毒的六价 铬，可以还原为无毒且有益的三价铬；本发明的过滤材料对水中的余及消毒副产品，也 有去除效果。本发明的过滤材料主要应用水和废水过滤，在使用后，可以用酸处理后、重新 煅烧，实现材料重复循环使用；本发明提供的制备方法反应条件温和，操作简单，成本低。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例中，一种吸附重金属的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊 利石38份、四氢糠醇11份、醋酸钡3份、聚乙烯树脂15份。

将四氢糠醇与其质量9.8倍的水混合，制得四氢糠醇溶液；将醋酸钡与其质量3.8 倍的去离子水混合，制得醋酸钡溶液。将伊利石与聚乙烯树脂混合研磨，过100目筛，然后加 入四氢糠醇溶液，并在83℃下密封加热搅拌处理65min，然后再降温至70℃边搅拌边滴加醋 酸钡溶液，再升温至128℃超声处理30min，超声功率为600W，然后在100℃的温度下搅拌至 干，再在330℃的温度下煅烧3.8h，即得过滤材料。

实施例2

本发明实施例中，一种吸附重金属的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊 利石46份、四氢糠醇19份、醋酸钡7份、聚乙烯树脂23份。

将四氢糠醇与其质量9.8倍的水混合，制得四氢糠醇溶液；将醋酸钡与其质量3.8 倍的去离子水混合，制得醋酸钡溶液。将伊利石与聚乙烯树脂混合研磨，过100目筛，然后加 入四氢糠醇溶液，并在83℃下密封加热搅拌处理70min，然后再降温至70℃边搅拌边滴加醋 酸钡溶液，再升温至128℃超声处理30min，超声功率为600W，然后在100℃的温度下搅拌至 干，再在330℃的温度下煅烧3.8h，即得过滤材料。

实施例3

本发明实施例中，一种吸附重金属的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊 利石40份、四氢糠醇13份、醋酸钡4份、聚乙烯树脂17份。

将四氢糠醇与其质量9.8倍的水混合，制得四氢糠醇溶液；将醋酸钡与其质量3.8 倍的去离子水混合，制得醋酸钡溶液。将伊利石与聚乙烯树脂混合研磨，过100目筛，然后加 入四氢糠醇溶液，并在83℃下密封加热搅拌处理68min，然后再降温至70℃边搅拌边滴加醋 酸钡溶液，再升温至128℃超声处理30min，超声功率为600W，然后在100℃的温度下搅拌至 干，再在330℃的温度下煅烧3.8h，即得过滤材料。

实施例4

本发明实施例中，一种吸附重金属的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊 利石44份、四氢糠醇17份、醋酸钡6份、聚乙烯树脂21份。

将四氢糠醇与其质量9.8倍的水混合，制得四氢糠醇溶液；将醋酸钡与其质量3.8 倍的去离子水混合，制得醋酸钡溶液。将伊利石与聚乙烯树脂混合研磨，过100目筛，然后加 入四氢糠醇溶液，并在83℃下密封加热搅拌处理68min，然后再降温至70℃边搅拌边滴加醋 酸钡溶液，再升温至128℃超声处理30min，超声功率为600W，然后在100℃的温度下搅拌至 干，再在330℃的温度下煅烧3.8h，即得过滤材料。

实施例5

本发明实施例中，一种吸附重金属的过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：伊 利石42份、四氢糠醇15份、醋酸钡5份、聚乙烯树脂19份。

将四氢糠醇与其质量9.8倍的水混合，制得四氢糠醇溶液；将醋酸钡与其质量3.8 倍的去离子水混合，制得醋酸钡溶液。将伊利石与聚乙烯树脂混合研磨，过100目筛，然后加 入四氢糠醇溶液，并在83℃下密封加热搅拌处理68min，然后再降温至70℃边搅拌边滴加醋 酸钡溶液，再升温至128℃超声处理30min，超声功率为600W，然后在100℃的温度下搅拌至 干，再在330℃的温度下煅烧3.8h，即得过滤材料。

对比例1

除不含有四氢糠醇外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。

对比例2

除不含有醋酸钡外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。

对比例3

除不含有四氢糠醇以及醋酸钡外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。

实施例6

对实施例5及对比例1-3所得过滤材料对饮用水的过滤效果

1.测试方法

铅、砷、镉去除率：参照MOH《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范-一 般水质处理器》&EPA200.8ICP/MS；

汞去除率：参照MOH《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范-一般水质 处理器》&GB/T5750.6-2006生活饮用水标准检验方法金属指标原子荧光法；

六价铬去除率：参照MOH《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范-一般 水质处理器》&GB/T5750.6-2006生活饮用水标准检验方法金属指标；

2.测试结果：参见表1。

表1

实施例5所得过滤材料使用后的稳定性试验：

按照国际标准：EPA TCLP CD-ROM 1311-1July 1992

METHOD 1311TOXICITY CHARACTERISTIC LEACHING PROCEDURE进行模拟试验。检 测结果吸附固定的砷镉汞铅铬等重金属不超标或未检出。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论 从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。