申请日2016.05.19
公开(公告)日2016.07.20
IPC分类号B01J20/18; B01J20/30; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种改性沸石的制备方法及其在处理含砷废水中的应用。改性沸石的制备方法是：将天然沸石在盐酸溶液中浸泡处理后，置于容器内，向所述容器内同时加入氯化铁溶液和氢氧化钠溶液，混合、反应，即得比表面积大，且对砷吸附能力强、容量大的改性沸石，将其用于处理含砷废水，对砷选择性去除效率高，大大降低了含砷废水的处理成本。
权利要求书
1.一种改性沸石的制备方法，其特征在于：将天然沸石在盐酸溶液中浸泡处理后，置于容器内，向所述容器内同时加入氯化铁溶液和氢氧化钠溶液，混合、反应，即得。
2.根据权利要求1所述的改性沸石的制备方法，其特征在于：所述的反应在温度为40℃～100℃的条件下进行。
3.根据权利要求2所述的改性沸石的制备方法，其特征在于：反应时间为不小于6h。
4.根据权利要求1所述的改性沸石的制备方法，其特征在于：
浸泡处理后的天然沸石与氯化铁溶液和氢氧化钠溶液总固液比为1:(20～50)g/mL;
所述氯化铁溶液的浓度为2～3mol/L;
所述氢氧化钠溶液的浓度为4～6mol/L;
所述氯化铁溶液和所述氢氧化钠溶液的体积比为1:1。
5.根据权利要求4所述的改性沸石的制备方法，其特征在于：浸泡处理后的天然沸石与氯化铁溶液和氢氧化钠溶液总固液比为1:(40～50)g/mL。
6.根据权利要求1所述的改性沸石的制备方法，其特征在于：所述的盐酸溶液浓度为3～6mol/L。
7.根据权利要求1或6所述的改性沸石的制备方法，其特征在于：所述天然沸石在所述盐酸溶液中浸泡处理的时间为4～6h。
8.根据权利要1或6所述的改性沸石的制备方法，其特征在于：浸泡处理后的天然沸石用水反复洗涤至洗涤液呈中性后，置于105～130℃温度下，干燥8～16h。
9.根据权利要求1所述的改性沸石的制备方法，其特征在于：反应完成后，反应所得固体产物经水反复洗涤至洗涤液中无游离铁离子后，置于105～130℃温度下，干燥8～16h。
10.根据权利要求1～6、9任一项所述的制备方法所得改性沸石的应用，其特征在于：应用于选择性吸附去除含砷废水中砷。
说明书
一种改性沸石的制备方法及其在含砷废水处理中的应用
技术领域
本发明涉及一种天然沸石的改性方法，具体涉及一种具有选择性吸附砷的改性沸石的制备方法及其在处理含砷废水中的应用方法，属于水处理领域。
背景技术
砷是一种有毒元素，在地壳中主要以低毒的钙、铁、锰、铝等难溶砷酸盐以及雄黄、雌黄、毒砂等硫化物的形式稳定存在于岩层和土壤中。人类在矿产资源开发利用过程中，砷的自然稳定形态遭到破坏而释放出高毒的水溶性砷，尤其是有色金属冶炼过程中产生的高浓度含砷废水，已经成为释放高毒砷的主要途径之一。最近，在我国湖南、广西、贵州、云南等有色冶炼产业密集地区发生了多起区域性砷中毒事件，砷污染已经成为社会广泛关注的敏感问题。因此，寻找一种除砷彻底，操作简单，成本低廉的生活和饮用水的除砷方法，对含砷废水处理和饮水净化有着现实意义，而吸附法是一种较为成熟且简单易行的废水处理技术，特别适用于量大而浓度较低的水处理体系。
在常用的几种除砷方法中，吸附法因为工艺简单，经济实惠，技术成熟而广泛应用于处理含砷浓度较低的水体系。该方法运用具有较大比表面积的不溶性固体材料作为吸附载体，通过物理吸附、化学吸附或离子交换等机制将水中的砷污染物固定在吸附剂表面，从而达到除砷的目的。相对于混凝沉淀法，吸附法在除去水中污染物的同时不会引入新的污染物，因而适用于饮用水处理领域。
天然沸石具有性质稳定，比表面积大，具有良好的吸附选择性和离子交换性，价格低廉等优点，广泛应用于污水处理技术中。目前，有利用天然沸石除砷的相关报道，天然沸石对砷具有吸附作用，也有部分离子交换作用。天然沸石对于As(V)的去除主要是依靠吸附作用，而对As(III)的去除主要是通过沸石与亚砷酸根离子发生络合形成络合物。但是天然沸石的除砷能力较差，主要是天然沸石内部空隙多含其他杂质，在吸附处理污水过程中容易形成堵塞，影响除砷效果。且天然沸石吸附废水中砷的过程多为静态吸附，易受温度，pH等理化性质的影响，使得除砷周期长。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的是在于提供一种比表面积大，且对砷的吸附容量大及选择性吸附能力强的改性沸石的制备方法，该方法操作简单、低成本，可以大规模生产。
本发明的另一个目的是在于提供所述改性沸石在含砷废水处理过程中应用，改性沸石具有除砷效率高，选择性强的优点，大大降低含砷废水处理成本。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种改性沸石的制备方法，该方法是将天然沸石在盐酸溶液中浸泡处理后，置于容器内，向所述容器内同时加入氯化铁溶液和氢氧化钠溶液，混合、反应，即得。
优选的方案，反应在温度为40℃～100℃的条件下进行;较优的反应温度为60℃～90℃，最优选为80℃。
较优选的方案，反应时间不小于6h，进一步优选为6h～8h，
优选的方案，浸泡处理后的天然沸石与氯化铁溶液和氢氧化钠溶液总固液比为1:(20～50)g/mL;进一步优选为1:(40～50)g/mL。
优选的方案，所述氯化铁溶液的浓度为2～3mol/L。
优选的方案，所述氢氧化钠溶液的浓度为4～6mol/L。
优选的方案，所述氯化铁溶液和所述氢氧化钠溶液的体积比为1:1。
优选的方案，盐酸溶液浓度为3～6mol/L。
较优选的方案，所述天然沸石在盐酸溶液中浸泡处理的时间为4～6h。
优选的方案，浸泡处理后的天然沸石用水反复洗涤至洗涤液呈现中性后，置于105～130℃温度下，干燥8～16h。
优选的方案，反应完成后，反应所得固体产物经水反复洗涤至洗涤液中无游离铁离子后，置于105～130℃温度下，干燥8～16h。
本发明还提供了所述的制备方法所得改性沸石的应用，该改性沸石应用于选择性吸附去除含砷废水中砷。
本发明的技术方案对天然沸石的改性是采用盐酸处理结合三氯化铁-氢氧化钠处理。天然沸石首先采用盐酸浸泡处理，一方面，能够将沸石孔道中的杂质有效去除，使疏通空隙，增加通道，提高比表面积，另一方面使沸石内部活化，增加活性位点，有利于后续的改性。再将盐酸处理后的沸石用氯化铁溶液和氢氧化钠溶液接触反应，氯化铁可以进入沸石孔道内部，并且可以在孔道内部与氢氧化钠反应生成弱碱性的氢氧化铁，氢氧化铁原位沉积在沸石孔道内表面，充分利用氢氧化铁对砷的特殊吸附作用来改善对砷的选择吸附性能。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果。
1、本发明的改性沸石的制备方法简单易行、节约环保，且制备的改性沸石相对天然沸石，比表面增大，提高吸附容量，且增加了对砷的化学吸附功能，选择性吸附砷的能力提高。
2、本发明制备的改性沸石用于处理含砷废水，对砷的选择性吸附效率得到明显提升，大大降低了对含砷废水的处理成本，具有良好的应用前景。