專利名稱：一種去除水中溴酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除水中溴酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法，具體涉及利用由氫氧化鎂鋁負(fù)載在碳化木上制得新型復(fù)合吸附材料處理經(jīng)傳統(tǒng)物化法預(yù)處理后的含溴酸根廢水的方法，屬于環(huán)境保護(hù)中污水凈化處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為一種強(qiáng)氧化劑，臭氧應(yīng)用于水處理已有90年歷史。在發(fā)現(xiàn)氯消毒產(chǎn)生的副產(chǎn)物三鹵甲烷(THMs)等對(duì)人體具有潛在的危害以后，臭氧技術(shù)在許多國家被更廣泛地應(yīng)用于給水及廢水處理。近年來的研究表明臭氧氧化同樣會(huì)生成許多有害副產(chǎn)物。當(dāng)水中含溴離子(Br_)時(shí)，臭氧可氧化Br_為亞溴酸鹽(Br02_)、溴酸鹽(Br03_)、溴仿、二溴己腈、二溴乙酸、溴化氰以及一些尚未確定的溴化有機(jī)副產(chǎn)物。臭氧氧化過程中產(chǎn)生的溴酸鹽是目前 溴酸根的主要來源，溴酸鹽屬于“2B級(jí)”潛在致癌物，我國早在2009年已將它列入飲用水檢測(cè)項(xiàng)目，規(guī)定含量最高不得超過O. 01mg/L。目前應(yīng)對(duì)溴酸根的方法主要是控制溴酸根在臭氧條件下生成的影響因素、動(dòng)力學(xué)模型和機(jī)理研究的比較多，所以控制主要是針對(duì)臭氧工藝，通過改變相關(guān)工藝參數(shù)和水質(zhì)的方法，來實(shí)現(xiàn)溴酸根生成減量的目標(biāo)，但往往會(huì)因?yàn)樵|(zhì)的復(fù)雜多變性，而難以保證其他水質(zhì)指標(biāo)達(dá)標(biāo)；而且投加藥劑的成本也必須考慮。近年來，人們進(jìn)一步研究改進(jìn)傳統(tǒng)控制法處理溴酸根的同時(shí)，逐漸轉(zhuǎn)向生物法，生物法具有高效、節(jié)能、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，成為從廢水中脫除體酸根等酸根離子和回收酸根離子，并將逐漸替代常處理方法。生物吸附技術(shù)以其具有吸附容量大、選擇性強(qiáng)、效率高、消耗少，能有效處理含低濃度溴酸根廢水等諸多優(yōu)點(diǎn)吸引了眾多研究人員的目光。本發(fā)明為獲得一種價(jià)格低廉、吸附能力強(qiáng)的非活體生物吸附劑，提供了一種利用硫酸鎂和硫酸鋁通過化學(xué)法和生物法制成氫氧化鎂鋁吸附材料，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)了環(huán)境，拓寬了廢水生物處理過程吸附劑的選擇范圍，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種利用氫氧化鎂鋁吸附材料深度處理含溴酸根污水的方法。本發(fā)明具有吸附效率高，操作簡單方便，成本低，出水穩(wěn)定達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，處理過程無二次污染等特點(diǎn)，充分利用了生產(chǎn)廢棄物，實(shí)現(xiàn)了以廢治廢的效果。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
(1)將硫酸鎂與硫酸鋁按照鎂鋁摩爾質(zhì)量比3 I的比例配制成溶液；
(2)所得溶液與等體積氫氧化鈉和碳酸鈉按2 I的摩爾質(zhì)量比配制成的溶液通過管道加入全混噴射反應(yīng)器，進(jìn)行反應(yīng)，得到乳白色漿狀物；
(3)將此漿狀物直接加入水熱罐，并不停地?cái)嚢瑁耆磻?yīng)后，密封水熱罐，加熱至130°C，并保持溫度為125°C 135°C，晶化24小時(shí)；
(4)然后將晶化后的物質(zhì)直接加入板框壓濾機(jī)，用自來水洗滌至濾液中硫酸根不能檢出，此時(shí)濾液的PH值與自來水相等；
(5)將洗滌后的物質(zhì)進(jìn)行噴霧干燥，并使噴霧干燥塔的進(jìn)口與出口溫度分別保持在295°C 305°C和115°C 125°C，得到粉末狀層狀氫氧化鎂鋁，合成的n(Mg)/n(Al)為3 : I的氫氧化鎂鋁，將氫氧化鎂鋁研磨成粉末；
(6)用溶膠凝膠法結(jié)合煅燒工藝將氫氧化鎂鋁載入到碳化木，制得新型復(fù)合吸附材料。 本發(fā)明氫氧化鎂鋁吸附材料，具有巨大的比表面積，豐富的孔隙；且氫氧化鎂鋁對(duì)溴酸根等陰離子具有很強(qiáng)的吸附性，在其表面能形成絡(luò)合物，這樣就很大地增加了氫氧化鎂鋁對(duì)溴酸根離子的吸附性。本發(fā)明的吸附原理為
層狀氫氧化鎂鋁是一種具有特殊層狀結(jié)構(gòu)的含鎂功能性材料，在吸附、離子交換和催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明是利用氫氧化鎂鋁會(huì)與溴酸根結(jié)合生產(chǎn)絡(luò)合物，通過過濾出絡(luò)合物，從而達(dá)到去除污水中溴酸根離子的效果，且碳化木內(nèi)含大量空隙，大大地增加了吸附材料的吸附量。其具體方法為以5g/L的投放量將新型復(fù)臺(tái)吸附材料放入溫度為20°C 30°C初始濃度為35mg/L 45mg/L的含溴酸根污水中，攪拌,吸附6h 8h,吸附初始pH值為6. O 7.0 ;(工業(yè)上可以選擇在含有攪拌器的處理池中處理)；吸附后濾除吸附劑，渣水分離，吸附后污水中溴酸根離子含量低于O. 01mg/L,出水同用或達(dá)標(biāo)排放；含溴酸根廢渣可以回收溴酸根。
使用本發(fā)明的有益效果
(1)本發(fā)明所選原料均屬常見材料，制作簡單，價(jià)格低廉，可以大量制造，不會(huì)對(duì)企業(yè)造成負(fù)擔(dān)；
(2)本發(fā)明處理后的污水可以循環(huán)利用，減少水體污染；
(3)本發(fā)明吸附材料在使用過后可以通過簡單的化學(xué)處理，可以回收鎂鋁及溴酸根；
(4)本發(fā)明處理污水吸附效果好、效率高，處理后污水穩(wěn)定達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，處理過程無二次污染。
具體實(shí)施例方式 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
(1)將硫酸鎂與硫酸鋁按照鎂鋁摩爾質(zhì)量比3 I的比例配制成溶液；
(2)所得溶液與等體積氫氧化鈉和碳酸鈉按2 I的摩爾質(zhì)量比配制成的溶液通過管道加入全混噴射反應(yīng)器，進(jìn)行反應(yīng)，得到乳白色漿狀物；
(3)將此漿狀物直接加入水熱罐，并不停地?cái)嚢?，待完全反?yīng)后，密封水熱罐，加熱至130°C，并保持溫度為125°C 135°C，晶化24小時(shí)；
(4)然后將晶化后的物質(zhì)直接加入板框壓濾機(jī)，用自來水洗滌至濾液中硫酸根不能檢出，此時(shí)濾液的PH值與自來水相等；
(5)將洗滌后的物質(zhì)進(jìn)行噴霧干燥，并使噴霧干燥塔的進(jìn)口與出口溫度分別保持在295°C 305°C和115°C 125°C，得到粉末狀層狀氫氧化鎂鋁，合成的n(Mg)/n(Al)為3 I的氫氧化鎂鋁，將氫氧化鎂鋁研磨成粉末；(6)用溶膠凝膠法結(jié)合煅燒工藝將氫氧化鎂鋁載入到碳化木，制得新型復(fù)合吸附材料。以下用3個(gè)實(shí)施例再詳細(xì)說明本發(fā)明
實(shí)例I
將硫酸鎂與硫酸鋁按照鎂鋁摩爾質(zhì)量比3 I的比例配制成溶液；與等體積氫氧化鈉和碳酸鈉配制成的溶液通過管道加入全混噴射反應(yīng)器，進(jìn)行反應(yīng)，得到乳白色漿狀物；將此漿狀物直接加入水熱罐，并不停地?cái)嚢?，待完全反?yīng)后，密封水熱罐，加熱至125°C，并保持溫度為125°C，晶化24小時(shí)；然后將晶化后的物質(zhì)直接加入板框壓濾機(jī)，用自來水洗滌至濾液中硫酸根不能檢出，此時(shí)濾液的pH值與自來水相等；將洗滌后的物質(zhì)進(jìn)行噴霧干燥，并使噴霧干燥塔的進(jìn)口與出口溫度分別保持在295°C和115°C，得到粉末狀層狀氫氧化鎂鋁，合成的η (Mg)/n (Al)為3 I的氫氧化鎂鋁；將氫氧化鎂鋁研磨成粉末；用溶膠凝膠法結(jié)合煅燒工藝將氫氧化鎂鋁載入到碳化木，制得新型復(fù)合吸附材料。
將2. 5g該吸附材料放入體積為500mL濃度為35mg/L含有溴酸根的廢水中，調(diào)節(jié)pH為6. O 7. O,吸附7個(gè)小時(shí)，吸附后污水中溴酸根含量低于O. 01mg/L。實(shí)例2
將硫酸鎂與硫酸鋁按照鎂鋁摩爾質(zhì)量比3 I的比例配制成溶液；與等體積氫氧化鈉和碳酸鈉配制成的溶液通過管道加入全混噴射反應(yīng)器，進(jìn)行反應(yīng)，得到乳白色漿狀物；將此漿狀物直接加入水熱罐，并不停地?cái)嚢?，待完全反?yīng)后，密封水熱罐，加熱至130°C，并保持溫度為130°C，晶化24小時(shí)；然后將晶化后的物質(zhì)直接加入板框壓濾機(jī)，用自來水洗滌至濾液中硫酸根不能檢出，此時(shí)濾液的pH值與自來水相等；將洗滌后的物質(zhì)進(jìn)行噴霧干燥，并使噴霧干燥塔的進(jìn)口與出口溫度分別保持在300°C和120°C，得到粉末狀層狀氫氧化鎂鋁，合成的η (Mg)/n (Al)為3 I的氫氧化鎂鋁；將氫氧化鎂鋁研磨成粉末；用溶膠凝膠法結(jié)合煅燒工藝將氫氧化鎂鋁載入到碳化木，制得新型復(fù)合吸附材料。將2. 5g該吸附材料放入體積為500mL濃度為40mg/L含有溴酸根的廢水中，調(diào)節(jié)pH為6. O 7. O,吸附7個(gè)小時(shí)，吸附后污水中溴酸根含量低于O. Olmg/L。實(shí)例3
將疏酸鎂與硫酸鋁按照鎂鋁摩爾質(zhì)量比3 I的比例配制成溶液與等體積氫氧化鈉和碳酸鈉配制成的溶液通過管道加入全混噴射反應(yīng)器，進(jìn)行反應(yīng)，得到乳白色漿狀物；將此漿狀物直接加入水熱罐，并不停地?cái)嚢?，待完全反?yīng)后，密封水熱罐，加熱至130°C，并保持溫度為135°C，晶化24小時(shí)；然后將晶化后的物質(zhì)直接加入板框壓濾機(jī)，用自來水洗滌至濾液中硫酸根不能檢出，此時(shí)濾液的pH值與自來水相等；將洗滌后的物質(zhì)進(jìn)行噴霧干燥，并使噴霧干燥塔的進(jìn)口與出口溫度分別保持在305°C和125°C，得到粉末狀層狀氫氧化鎂鋁，合成的η (Mg)/n (Al)為3 I的氫氧化鎂鋁；將氫氧化鎂鋁研磨成粉末；用溶膠凝膠法結(jié)合煅燒工藝將氫氧化鎂鋁載入到碳化木，制得新型復(fù)合吸附材料。將2. 5g該吸附材料放入體積為500mL濃度為45mg/L含有溴酸根的廢水中，調(diào)節(jié)pH為6. O 7. O,吸附7個(gè)小時(shí)，吸附后污水中溴酸根含量低于O. Olmg/L ο
權(quán)利要求
1.一種去除水中溴酸根的復(fù)合吸附材料，其特征在于該吸附材料由氫氧化鎂鋁負(fù)載在碳化木上制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除水中溴酸根的復(fù)合吸附材料制備方法，其特征在于 (1)將硫酸鎂與硫酸鋁按照鎂鋁摩爾質(zhì)量比3 I的比例配制成溶液； (2)所得溶液與等體積氫氧化鈉和碳酸鈉按2 I的摩爾質(zhì)量比配制成的溶液通過管道加入全混噴射反應(yīng)器，進(jìn)行反應(yīng)，得到乳白色漿狀物； (3)將此漿狀物直接加入水熱罐，并不停地?cái)嚢瑁耆磻?yīng)后，密封水熱罐，加熱至130°C，并保持溫度為125°C 135°C，晶化24小時(shí)； (4)然后將晶化后的物質(zhì)直接加入板框壓濾機(jī)，用自來水洗滌至濾液中硫酸根不能檢出，此時(shí)濾液的PH值與自來水相等； (5)將洗滌后的物質(zhì)進(jìn)行噴霧干燥，并使噴霧干燥塔的進(jìn)口與出口溫度分別保持在295°C 305°C和115°C 125°C，得到粉末狀層狀氫氧化鎂鋁，合成的n(Mg)/n(Al)為3 : I的氫氧化鎂鋁，將氫氧化鎂鋁研磨成粉末； (6)用溶膠凝膠法結(jié)合煅燒工藝將氫氧化鎂鋁載入到碳化木，制得新型復(fù)合吸附材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種去除水中溴酸根的復(fù)合吸附材料制備方法，其特征在于所述的碳化木是指在無氧或低氧環(huán)境下對(duì)木材進(jìn)行高溫處理的產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除水中溴酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法，屬于環(huán)境保護(hù)中污水凈化處理領(lǐng)域。具體方法為利用硫酸鋁和硫酸鎂制得氫氧化鎂鋁，將氫氧化鎂鋁負(fù)載在碳化木上，制得新型復(fù)合吸附材料。本發(fā)明采用的是吸附法除去水中的溴酸根，氫氧化鎂鋁是一種具有特殊層狀結(jié)構(gòu)的含鎂助能性材料，在吸附、離子交換方面性能極好，對(duì)溴酸根離子具有良好的吸附性，其再生性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的吸附材料。本發(fā)明具有成本低，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)等特點(diǎn)，拓寬了廢水生物處理過程吸附劑的選擇范圍，保護(hù)了環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化，具在良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C02F1/28GK102872794SQ20121034185
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者陳興權(quán), 雷春生, 米浩 申請(qǐng)人:常州大學(xué)