專利名稱：一種去除水中碳酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種去除水中碳酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法，具體涉及含碳酸根污水的深度處理，屬于環(huán)境保護(hù)中污水凈化處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碳酸根是一種弱酸根，它不可避免的存在于各種水體中。在天然水中碳酸化合物的來源主要有空氣中二氧化碳的溶解，巖石中碳酸鹽和重碳酸鹽的溶解，以及水生動(dòng)植物的新陳代謝，土壤及淤泥中有機(jī)物質(zhì)的生物氧化等。天然水體中的碳酸鹽含量差別很大，地下水碳酸鹽含量可高達(dá)數(shù)百毫克/升，大大高于地面水的碳酸鹽含量，有些地下礦泉水碳酸鹽含量甚至高達(dá)數(shù)克/升。碳酸鹽也可能是人工加入到某些特殊水體中的，如在有些工 業(yè)生產(chǎn)用水中會(huì)添加高濃度碳酸類化合物，其對(duì)水的軟化、除鹽以及冷卻水的防垢和防蝕處理影響很大。因此必須嚴(yán)格控制水中碳酸根的含量。目前，對(duì)水中碳酸根的研究較少，主要集中在對(duì)鉆井液中的碳酸根的處理。而處理鉆井液中的碳酸根則主要是化學(xué)法，可采用加石灰、石膏、氯化鈣等的方法提供鈣離子；該方法雖然簡便有效，但是一旦判斷不準(zhǔn)確，加入的鈣離子的量不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致鉆井液性能惡化。此外，也可以使用鹽酸或醋酸來除去水中碳酸根。強(qiáng)酸性的鹽酸雖可以有效去除碳酸根，但也可能會(huì)同時(shí)破壞水中各種礦物組分，弱酸性的醋酸雖不會(huì)破壞礦物組分，但可能無法將碳酸根徹底去除。因而傳統(tǒng)方法并不理想。水滑石類化合物是一類具有層狀結(jié)構(gòu)的陰離子黏土，這種物質(zhì)既具有離子可交換性又具有孔徑可調(diào)變的擇形吸附的催化性能，可廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥等各個(gè)領(lǐng)域。生蔥鱗莖內(nèi)膜為天然植物薄膜，其薄膜表面可以調(diào)節(jié)。生蔥鱗莖內(nèi)膜上的傳遞具有選擇性，可以同時(shí)作為離子交換膜和沉積界面，為具有不同形貌的碳酸鈣晶體提供大量成核位點(diǎn)。本發(fā)明利用一種生蔥鱗莖膜-水滑石復(fù)合吸附材料，使深度處理水中碳酸根不再是難題，既有效地去除了水中的碳酸恨離子，又避免引入新的離子而破換水體的其他組分，相比之下，具有明顯的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)兩種常用的處理碳酸根的試劑存在的缺點(diǎn)而提出的一種新思路，其是用鹽酸處理碳酸根時(shí)，會(huì)破壞礦物組分；其二是用醋酸根處理時(shí)，無法處理徹底。因此，提供一種避免上述缺點(diǎn)的方法就顯得尤為必要。本發(fā)明具有吸附效率高，操作簡單方便，成本低，不會(huì)引入新的離子，產(chǎn)物便于收集，處理過程無二次污染等特點(diǎn)。因此，先提出本發(fā)明的原理為
生蔥鱗莖內(nèi)膜具有選擇透過性，水中的碳酸根可自由通過。由于水滑石的吸附作用，大量碳酸根通過生蔥內(nèi)膜，與內(nèi)膜包裹的含有鈣離子的水滑石接觸反應(yīng)，大分子產(chǎn)物無法通過生蔥鱗莖膜出去，被吸附在水滑石表面，或滯留在生蔥鱗莖內(nèi)膜提供的成核位點(diǎn)，或留在空隙中。從而達(dá)到了高效處理水中碳酸根的目的，且有效避免了上述兩種方法存在的問題參照上述的原理，提出本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
(1)先取新鮮生蔥100 120g，切出其根莖部分2 3cm，用去離子水反復(fù)沖洗3 5次，置于溶器是，加入300ml的去離子水，置于高速離心機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為2500r/min條件下，離心30 40min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內(nèi)膜；
(2)再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內(nèi)膜15 25g置于容器中，用去離子水沖洗2 3次，加入到IOOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 30%的草酸溶液中浸泡8 10h，自然晾干；
(3)最后將權(quán)利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜混合放置，向其中加入2 4ml去離子水，靜置3 5h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復(fù)合吸附材科。所述的水滑石的改性方法為
(1)取水滑石50 IOOg,加入200 300ml去離子水,利用超聲波分散30 40min后，攪拌懸液，過100目篩,放入烘箱(60 70°C )干燥I 2h ;
(2)再取上述烘干后的水滑石30 50g，放置于200 300ml氫氧化鈣溶液中，攪拌40 60min ；
(3)最后將上述混合物置于250°C馬弗爐中烘烤3 5h，制得改性水滑石。本發(fā)明的具體應(yīng)用方法為
取復(fù)合吸附材料15g，投放到體積為500mL、碳酸根濃度為200mg/L污水中，調(diào)整pH為
7.0，靜置，吸附2 3個(gè)小時(shí)，測得污水中碳酸根的濃度在15mg/L以下，達(dá)到了地表水環(huán)境
質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格依照本發(fā)明方法將達(dá)到的有益效果如下
(1)本發(fā)明的原料生蔥和水滑石都是常見的普通材料，極易獲得，對(duì)于國家和企業(yè)使用該種復(fù)合吸附材料將不會(huì)有資金和技術(shù)上的困難，使得這種復(fù)合吸附材料的推廣成為可倉泛;
(2)同時(shí)，由技術(shù)方案不難發(fā)現(xiàn)，生蔥鱗莖膜-水滑石這種復(fù)合吸附材料制備方法簡單、處理效率高，并且，由于生蔥鱗莖膜的包裹，大分子產(chǎn)物不會(huì)污染水體；
(3)此外，復(fù)合吸附材料完成對(duì)水中碳酸根的吸附之后，收集也是很重要的。在實(shí)際使用時(shí)，可以在投放之前，用網(wǎng)狀口袋來裝填復(fù)合吸附材料，再均勻投放并固定于待處理水體的各點(diǎn)上，從而方便收集。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
取水滑石50 IOOg,加入200 300ml去離子水,利用超聲波分散30 40min后,攪拌懸液，過100目篩，放入烘箱(60 70°C )干燥I 2h ;再取上述烘干后的水滑石30 50g,放置于200 300ml氫氧化韓溶液中，攪拌40 60min ;最后將上述混合物置于250°C馬弗爐中烘烤3 5h，制得改性水滑石；
另一方面，先取新鮮生蔥100 120g，切出其根莖部分2 3cm，用去離子水反復(fù)沖洗3 5次,置于容器中，加入300ml的去離子水,置于高速離心機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為2500r/min條件下，離心30 40min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內(nèi)膜；再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內(nèi)膜15 25g置于容器中，用去離子水沖洗2 3次，加入到IOOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 30%的草酸溶液中浸泡8 10h，自然晾干；最后將權(quán)利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜混合放置，向其中加入2 4ml去離子水，靜置3 5h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復(fù)合吸附材料。下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實(shí)例I
取水滑石50g,加入200ml去離子水,利用超聲波分散30min后,攪拌懸液,過100目篩，放入烘箱(60°C )干燥Ih :再取上述烘干后的水滑石30g，放置于200ml氫氧化鈣 溶液中，攪拌40min ;最后將上述混合物置于250°C馬弗爐中烘烤3h，制得改性水滑石；
另一方面，先取新鮮生蔥100g，切出其根莖部分2cm，用去離子水反復(fù)沖洗3次，置于容器中，加入300ml的去離子水,置于高速離心機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為2500r/min條件下,離心30min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內(nèi)膜；再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內(nèi)膜15g置于容器中，用去離子水沖洗2次，加入到IOOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的草酸溶液中浸泡8h，自然晾干；最后將權(quán)利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜混合放置，向其中加入2ml去離子水，靜置3h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復(fù)合吸附材料。取實(shí)例I中的復(fù)合吸附材料15g，投放到體積500mL、碳酸根濃度為200mg/l，污水中，調(diào)整PH為7. 0，靜置，吸附2個(gè)小時(shí)，測得污水中碳酸根的濃度為llmg/L，達(dá)到了地表水環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)例2
取水滑石75g,加入250ml去離子水,利用超聲波分散35min后,攪拌懸液,過100目篩，放入烘箱(65°C)干燥I. 5h ;再取上述烘干后的水滑石40g，放置于250ml氫氧化鈣溶液中，攪拌50min ;最后將上述混合物置于250°C馬弗爐中烘烤4h，制得改性水滑石；
另一方面，先取新鮮生蔥110g，切出其根莖部分2. 5cm，用去離子水反復(fù)沖洗4次，置于容器中。加入300ml的去離子水，置于高速離心機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為2500r/min條件下，離心35min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內(nèi)膜；再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內(nèi)膜20g置于容器中，用去離子水沖洗3次，加入到IOOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的草酸溶液中浸泡9h，自然晾干；最后將權(quán)利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜混合放置，向其中加入3ml去離子水，靜置4h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復(fù)合吸附材料。取實(shí)例2中的復(fù)合吸附材料15g，投放到體積為500mL、碳酸根濃度為200mg/l污水中，調(diào)整pH為7. 0，靜置，吸附3個(gè)小時(shí)，測得污水中酸酸根的濃度為8. 6mg/L，達(dá)到了地表水環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)例3
取水滑石IOOg,加入300ml去離子水,利用超聲波分散40min后,攪拌懸液,過100目篩，放入烘箱(70°C )十燥2h ;再取上述烘干后的水滑石50g，放置于300ml氫氧化鈣溶液中，攪拌60min ;最后將上述混合物置于250°C馬弗爐中烘烤5h，制得改性水滑石；
另一方面，先取新鮮生蔥120g，切出其根莖部分3cm，用去離子水反復(fù)沖洗5次，置于容器中，加入300ml的去離子水,置于高速離心機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為2500r/min條件下,離心40min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內(nèi)膜；再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內(nèi)膜25g置于容器中，用去離子水沖洗3次,加入到100ml，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的草酸溶液中浸泡10h，自然晾干最后將權(quán)利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜混合放置，向其中加入4ml去離子水，靜置5h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復(fù)合吸附材料。取實(shí)例3中的復(fù)合吸附材料15g，投放到體積為500mL、碳酸根濃度為200mg/L污水中，調(diào)整PH為7. 0，靜置，吸附4個(gè)小時(shí)，測得污水中碳酸根的濃度為5. 7mg/L，達(dá)到了地表水環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種去除水中碳酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于復(fù)合吸附材料由改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜制備而在成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除水中碳酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于所述的水滑石的改性方法為 (1)取水滑石50 IOOg,加入200 300ml去離子水,利用超聲波分散30 40min后，攪拌懸液，過100目篩,放入烘箱(60 70°C )干燥I 2h ; (2)再取上述烘干后的水滑石30 50g，放置于200 300ml氫氧化鈣溶液中，攪拌4060min ； (3)最后將上述混合物置于250°C馬弗爐中洪烤3 5h，制得改性水滑石。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除水中碳酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于所述的生蔥鱗莖膜-水滑石復(fù)合吸附材料的復(fù)合方法為 (1)先取新鮮生蔥100 120g，切出其根莖部分2 3cm，用去離子水反復(fù)沖洗3 5次，置于容器中，加入300ml的去離子水，置于高速離心機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為2500r/min條件下，離心30 40min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內(nèi)膜； (2)再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內(nèi)膜15 25g置于容器中，用去離子水沖洗2 3次，加入到IOOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 30%的草酸溶液中浸泡8 10h，自然晾干； (3)最后將權(quán)利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜混合放置，向其中加入2 4ml去離子水，靜置3 5h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復(fù)合吸附材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除水中碳酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法，特別適用于深度處理含有碳酸根的污水。制備方法簡單，材料易得，只需提取生蔥鱗莖內(nèi)膜，包裹在用氫氧化鈣改性的水滑石的表面，即制得生蔥鱗莖內(nèi)膜-水滑石復(fù)合吸附材料；然后再取復(fù)合吸附材料15g，投放到500mL的碳酸根濃度為200mg/L污水中，調(diào)整pH為7.0，靜置，吸附2～3個(gè)小時(shí)后完成吸附；最后測得污水中碳酸根的濃度在15mg/L以下，達(dá)到了地表水環(huán)境質(zhì)量級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)驗(yàn)也達(dá)到了理想目標(biāo)。此外，本發(fā)明還具有綠色環(huán)保、產(chǎn)物易于收集、不會(huì)引入新的離子、具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/28GK102872820SQ20121032216
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者雷春生, 高玉梅, 雷思宇 申請(qǐng)人:常州大學(xué)