申请日2016.05.20
公开(公告)日2016.08.03
IPC分类号B01J20/24; B01J20/30; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种活性炭水处理复合吸附剂，按照重量份的原料包括：活性炭粉20?50份、竹炭粉30?60份、硅藻土粉5?25份、硅铝复合物粉2?15份、膨润土粉5?25份、硫酸亚铁2?10份、纳米二氧化钛6?12份、二氧化硅8?15份、改性凹凸棒土8?10份、蔗渣50?80份和安息香二乙醚0.5?1份。所述的活性炭水处理复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(1)搅拌;(2)制备反应物;(3)制备改性凹凸棒土;(4)制备纳米二氧化钛吸附剂;(5)制成颗粒，煅烧，研磨，喷雾干燥，即得。本发明能去除水中多种污染物如铬、麟，能脱硫，实现了对水中多种污染物的去除;能有效去除水体中有害的无机阴离子，可回收利用，不会使废水成分变的更复杂，变废为宝，效果好，经济效益高。
权利要求书
1.一种活性炭水处理复合吸附剂，其特征在于，按照重量份的原料包括：活性炭粉20-50份、竹炭粉30-60份、硅藻土粉5-25份、硅铝复合物粉2-15份、膨润土粉5-25份、硫酸亚铁2-10份、纳米二氧化钛6-12份、二氧化硅8-15份、改性凹凸棒土8-10份、蔗渣50-80份、水1-3份和安息香二乙醚0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的活性炭水处理复合吸附剂，其特征在于，按照重量份的原料包括：活性炭粉30-40份、竹炭粉40-50份、硅藻土粉10-20份、硅铝复合物粉5-10份、膨润土粉10-20份、硫酸亚铁4-8份、纳米二氧化钛8-10份、二氧化硅10-14份、改性凹凸棒土8-10份、蔗渣60-70份、水1-3份和安息香二乙醚0.5-1份。
3.根据权利要求1所述的活性炭水处理复合吸附剂，其特征在于，按照重量份的原料包括：活性炭粉35份、竹炭粉45份、硅藻土粉15份、硅铝复合物粉8份、膨润土粉15份、硫酸亚铁6份、纳米二氧化钛9份、二氧化硅12份、改性凹凸棒土9份、蔗渣65份、水2份和安息香二乙醚1份。
4.根据权利要求1或2或3所述的活性炭水处理复合吸附剂，其特征在于，所述改性凹凸棒土由以下重量份的原料制成：凹凸棒土80-120份、硝酸银1-3份、明矾2-6份、煤渣粉2-4份、聚四氟乙烯1-6份、硫酸钛10-15份、玉石粉10-15份、硫酸锌1-2份、氧化铬3-4份、吗啉1-3份、N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷1-3份、水1-2份。
5.一种如权利要求1-4任一所述的活性炭水处理复合吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将活性炭粉、竹炭粉、硅藻土粉、硅铝复合物粉和膨润土粉按确定的重量份比放入混合搅拌机中，在常温下，进行混合搅拌15-60分钟;
(2)按确定的重量份称取蔗渣粉碎后与水、安息香二乙醚在反应皿中混合均匀，然后置于100-500W紫外灯下进行辐射改性，按重量份称取硫酸亚铁和二氧化硅，依次加入反应皿中，在60-80℃条件下搅拌反应2-5h，得反应物;
(3)制备改性凹凸棒土：将凹凸棒土、煤渣粉送入煅烧炉中，在950-990℃下煅烧3-4小时，取出，洒上N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷，再放入水中研磨，调节研磨液PH值为4-5，研磨1-2小时，得到100-150目浆料，再调节研磨液PH值为中性，加入所述凹凸棒土的剩余成分，继续研磨，得到200-300目浆料，喷雾干燥，即得改性凹凸棒土;
(4)制备纳米二氧化钛吸附剂：将硫酸钛溶于水中得到硫酸钛溶液，在80-100℃水浴中加热2-4h，冷却后过滤，沉淀物用去离子水冲洗，并在50-200℃下烘干煅烧2-6h，研磨，得到纳米二氧化钛吸附剂;
(5)将步骤(2)制备的反应物、步骤(4)制备的纳米二氧化钛吸附剂放入步骤(1)的混合物中，练成泥状，制成颗粒，送入700-730℃煅烧炉中煅烧2-3小时，取出，与步骤(3)制备的改性凹凸棒土一并加入适量水中，加热至80-90℃，研磨2-3小时，得到300-400目浆料，喷雾干燥，即得活性炭水处理复合吸附剂。
6.根据权利要求5所述的活性炭水处理复合吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中紫外辐射时间为4-12min。
说明书
一种活性炭水处理复合吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体是一种活性炭水处理复合吸附剂及其制备方法。
背景技术
氟对于人类健康是一柄双刃剑，氟含量低于或超过允许的范围都会对人体造成很大的危害。当氟的摄入量不足时，易患龋齿病，但若长期饮用含氟量过高的水，极易出现氟中毒现象，由此而引起的氟骨病是世界上分布最广的地方病之一。WHO规定饮用水中的氟离子含量低于1mg/L。砷对人体和其他生物有致癌、致突变和致畸作用，它的许多化合物都有剧毒性，而且易于在植物和水生物中富集，鉴于砷的严重危害性，SDWA于2001年已经将砷在饮用水中允许的最高浓度标准由1976年的50μg/L降低到了10μg/L。常见的处理水溶液中氟和砷的方法有沉淀、絮凝、离子交换和膜技术等，但是存在的问题是方法复杂，成本高，去除效率低。
我国有着大量丰富的竹类植物资源，种植地面积和产量居世界第一位。竹类资源具有再生能力强、生长周期短、成长快(一年生枝，二年成材，三年砍伐利用)等特点。并且一次栽种就可连续生长利用，种植人工低，利用率高。因此能将竹类资源应用于化工领域、医药领域、农业土壤改善等领域。特别是对农民增加收入有好处，对建设新农村循环经济带动具有重大意义，同时竹林能产生大量“碳汇”作用，还是绿化环境的美好景色。
为了节约利用“竹类炭”，竹材加工后剩余物可循环节能再生利用，如下脚料破碎后强压挤出棒状再焖烧成炭，或成竹材焖烧成炭，这种技术工艺已成熟。在高温碳化条件下形成的固体产品(国外技术处理的竹炭产品称为黑钻石)。它有许多的孔隙，是一类多孔化工应用好材料，具有较大的比表面积。近年已广泛应用于农业土壤改性、林业、化工、医药、水质改善、卫生、食品净化过滤、环境汇碳绿色保护等领域。对当前全球不正常的气候变化具有化解作用。
竹炭更广泛地应用到干燥吸附剂(分子筛)中，在室内外环境中能有效除臭及净化空气中正离子，中和有害分子。但是目前的竹炭吸附产品，其释放负离子的能力有限，不仅释放负离子的量小，而且释放负离子的有效距离小，只有20-30cm。另外，目前的竹炭吸附产品其含有的吸附孔还不够多，孔径不够大，因此对杂质的吸附能力还不够强。并且吸附孔不够多，会导致整体密度大，份量重，在有些特殊的场合还不能适用。目前，在用竹子烧制竹炭时，竹炭只经历一次煅烧的过程，竹炭的微孔内会吸附一些杂质，也会导致目前的竹炭的吸附能力不强。
另外，水污染主要是工业生产排放的污水里含有大量有毒物质，还有人们生活中的污水产生很多有害物质。人们生活中也有很多时候需要脱除毒素，比如空调过滤网上有很多细菌、毒素，新装修的间有甲醛等有害物质，都需要脱除毒素。目前都脱除毒素经常用到吸附剂，主要有硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等，另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。但是这些吸附剂大多吸附能力有限，需要针对不同的要求研究不同的吸附剂，发挥最好的作用。同时，寻找新的原料，以增强吸附效果，节约成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种活性炭水处理复合吸附剂及其制备方法，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：
一种活性炭水处理复合吸附剂，按照重量份的原料包括：活性炭粉20-50份、竹炭粉30-60份、硅藻土粉5-25份、硅铝复合物粉2-15份、膨润土粉5-25份、硫酸亚铁2-10份、纳米二氧化钛6-12份、二氧化硅8-15份、改性凹凸棒土8-10份、蔗渣50-80份、水1-3份和安息香二乙醚0.5-1份。
作为本发明进一步的方案：按照重量份的原料包括：活性炭粉30-40份、竹炭粉40-50份、硅藻土粉10-20份、硅铝复合物粉5-10份、膨润土粉10-20份、硫酸亚铁4-8份、纳米二氧化钛8-10份、二氧化硅10-14份、改性凹凸棒土8-10份、蔗渣60-70份、水1-3份和安息香二乙醚0.5-1份。
作为本发明再进一步的方案：按照重量份的原料包括：活性炭粉35份、竹炭粉45份、硅藻土粉15份、硅铝复合物粉8份、膨润土粉15份、硫酸亚铁6份、纳米二氧化钛9份、二氧化硅12份、改性凹凸棒土9份、蔗渣65份、水2份和安息香二乙醚1份。
作为本发明再进一步的方案：所述改性凹凸棒土由以下重量份的原料制成：凹凸棒土80-120份、硝酸银1-3份、明矾2-6份、煤渣粉2-4份、聚四氟乙烯1-6份、硫酸钛10-15份、玉石粉10-15份、硫酸锌1-2份、氧化铬3-4份、吗啉1-3份、N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷1-3份、水1-2份。
作为本发明再进一步的方案：所述的活性炭水处理复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将活性炭粉、竹炭粉、硅藻土粉、硅铝复合物粉和膨润土粉按确定的重量份比放入混合搅拌机中，在常温下，进行混合搅拌15-60分钟;
(2)按确定的重量份称取蔗渣粉碎后与水、安息香二乙醚在反应皿中混合均匀，然后置于100-500W紫外灯下进行辐射改性，按重量份称取硫酸亚铁和二氧化硅，依次加入反应皿中，在60-80℃条件下搅拌反应2-5h，得反应物;
(3)制备改性凹凸棒土：将凹凸棒土、煤渣粉送入煅烧炉中，在950-990℃下煅烧3-4小时，取出，洒上N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷，再放入水中研磨，调节研磨液PH值为4-5，研磨1-2小时，得到100-150目浆料，再调节研磨液PH值为中性，加入所述凹凸棒土的剩余成分，继续研磨，得到200-300目浆料，喷雾干燥，即得改性凹凸棒土;
(4)制备纳米二氧化钛吸附剂：将硫酸钛溶于水中得到硫酸钛溶液，在80-100℃水浴中加热2-4h，冷却后过滤，沉淀物用去离子水冲洗，并在50-200℃下烘干煅烧2-6h，研磨，得到纳米二氧化钛吸附剂;
(5)将步骤(2)制备的反应物、步骤(4)制备的纳米二氧化钛吸附剂放入步骤(1)的混合物中，练成泥状，制成颗粒，送入700-730℃煅烧炉中煅烧2-3小时，取出，与步骤(3)制备的改性凹凸棒土一并加入适量水中，加热至80-90℃，研磨2-3小时，得到300-400目浆料，喷雾干燥，即得活性炭水处理复合吸附剂。
作为本发明再进一步的方案：所述的步骤(2)中紫外辐射时间为4-12min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：加入了硫酸亚铁,能用于去除水中多种污染物如铬、麟，能脱硫，与活性炭多空、比表面积的性能结合，实现了对水中多种污染物的去除;纳米二氧化钛吸附剂能有效去除水体中有害的无机阴离子(氟离子、砷离子)，在废水处理过程中以固态形式存在，可回收利用，不会使废水成分变的更复杂，以蔗渣为原料制备得到，变废为宝，水处理效果好，经济效益高