[发明专利]一种去除水中三价锑的廉价吸附剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及饮用水水源的净化和重金属污染治理技术领域，具体涉及一种去除水中三价锑的吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

锑是一种广泛分布的有毒元素，主要存在于自然界的含锑矿物中，如辉锑矿(Sb₂S₃)，锑华矿(Sb₂O₃)。由于其导热导电性能不高，广泛应用于半导体合金、电池、润滑剂、弹药、电缆包皮、玻璃、焊接合金等工业领域。含锑工业废水的排放、锑矿的开采、冶炼过程中排放的“三废”、垃圾填埋场的渗滤液以及含锑岩石的水蚀和风化是造成水体锑污染的重要原因。

锑(Sb)不是生物体必需的元素，Sb与蛋白质内的巯基(-SH)具有很强的亲和力，能够抑制某些巯基酶如琥珀酸氧化酶的活性，干扰体内蛋白质及糖的代谢，损害肝脏、心脏及神经系统，还对粘膜产生刺激作用。基于锑的毒性，欧盟和美国环保署均将锑列为优先控制污染物，日本环卫厅也将其列为密切关注污染物。世界上许多国家对锑的浓度都制定了严格的环境标准，如欧盟将饮用水中锑的最大允许浓度定为5μg/L，美国环保署制定的最高指标值为6μg/L，日本则为2μg/L。我国《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》中也将锑的限定浓度定为5μg/L。

我国锑矿储量和产量均居于世界首位，但开采技术的落后造成锑污染的日益严重。何孟常等人(Sci Total Environ，1999，243～244，149～155)曾调查到“世界锑都”湖南省锡矿山周围的土壤、水体及植被都受到了污染，河水和井水中锑浓度分别为0.037～0.063mg/L和24.02～42.03mg/L。锑污染对水生态系统、饮用水安全、农作物安全和人类健康构成了严重的威胁。锑的价态在自然界中主要以Sb³⁺、Sb⁵⁺和Sb^3-的形式存在，其中负三价的氢化物在自然界中不稳定，易氧化分解成金属和水，Sb³⁺、Sb⁵⁺化合物较稳定，因锑的毒性与价态有关，三价锑的毒性比五价锑高十倍，所以如何处理在自然界稳定存在且毒性较大的三价锑是迫切需要解决的问题之一。

目前去除水体中锑的方法主要有氧化还原法、混凝沉淀法、溶液萃取法、离子交换法和吸附法，其中吸附法是最为经济有效的方法之一。吸附法中常使用的吸附剂是活性炭，虽然其处理效果较好，但需要定期更换，操作管理麻烦，成本较高。

谷壳是稻谷等农作物的副产物，富含木质素、纤维素、半纤维素和硅元素等。2011年全世界生产稻谷7.21亿吨，谷壳占其中的1/5。在我国，稻谷的播种面积常年为2900～3300万公顷左右，占我国粮食总面积的30％；稻谷年产量1.8～2亿吨，占我国粮食总产量的40％。大部分谷壳通过燃烧为工业生产提供蒸汽，而所剩的灰烬则可以收集起来，即为谷壳灰。谷壳灰具有产量大、成本低等优点，同时经过煅烧后会形成特有的介孔，可考虑作为新型的廉价的吸附材料。

发明内容

本发明提供了一种去除水中三价锑的廉价吸附剂，工艺简单、吸附效果好、无二次污染。

一种去除水中三价锑的廉价吸附剂，是稻谷谷壳经煅烧形成的粉末状吸附剂。

上述去除水中三价锑的廉价吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)清洗稻谷谷壳，去除谷壳表面的污垢、杂质；

(2)将清洗干净的谷壳干燥、煅烧、冷却，得到去除水中三价锑的廉价吸附剂。

所述的干燥为80～105℃下干燥12h～24h。

所述的煅烧为在300℃～600℃下煅烧2～4h，优选为450℃下煅烧2h，降低能耗，提高吸附效果。

上述去除水中三价锑的廉价吸附剂的使用方法，将吸附剂直接播散在受锑污染的水源中或投加到水处理工艺前段。

所述的吸附剂在受锑污染水体中的使用量为0.1～5g/L。

本发明是根据烧制的谷壳灰比表面积和孔容均大于谷壳，且碳元素含量降低，硅元素比重增加，从而增加了吸附剂表面的水活性，有利于金属元素的吸附，从而将其制备成吸附水中三价锑的吸附剂。本发明所制备的吸附剂，适用于河水、地下水、海水、湖泊以及工业废水水体中三价锑离子的去除。

本发明以农业副产品谷壳为原料制备的廉价吸附剂，吸附原料源自天然，方便易得；吸附剂吸附效果好、去除率高；本发明吸附剂制备简单，在制备和使用过程中无需加入任何化学药剂，不会造成二次污染且能耗、成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例1所得谷壳的电子显微镜图片。