[发明专利]一种去除天然水体中砷离子的复合吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除天然水体中砷离子的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及含砷离子水体的深度处理，属于环境保护中废水处理领域。

背景技术

砷是一种类金属，由于它的很多特性与重金属相似，因此有时将其归为重金属之列。大量的砷化物通过化学过程和生物转化以不同形态存在于水、底泥、土壤、植物、海洋生物、和人体内，并且在各砷化物之间形成循环。质砷不溶于水，摄入有机体后几乎不被吸收而完全排出，一般无害；但是有许多砷酸盐易溶于水，如亚砷酸酐、砷酸酐、亚砷酸钠、砷酸钠。亚砷酸酐溶于水形成亚砷峻，比砷酸的毒性大。As³⁺对细胞毒性最强，尤以三氧化二砷(俗称信石，砒霜等)的毒性最为剧烈，其溶解度可高达30％。As³⁺进入人体内，除了对线粒体呼吸作用有明显的作用外，As³⁺还可与酶蛋白的巯基(--SH基)反应结合形成特定的结合物，抑制酶的催化作用，阻碍细胞的呼吸而显毒性作用，从而影响神经系统和毛细血管通透性，对皮肤和黏膜有刺激作用。经黏膜或皮肤吸收的砷及化合物，主要沉积在毛发、指甲、骨、肝和肾等器官。中毒后会出现恶心、呕吐、腹痛、四肢痛性痉挛，最后导致昏迷、抽搐、呼吸麻痹而死亡。如果是慢性中毒，也会导致肝。肾损害与多发性周围神经炎，最终可致肺癌、皮肤癌。我国的砷污染情况也不容乐观，内蒙古、河套、台湾等地饮水中含砷量高达0.2～2.0mgAs/L，严重超过我国现行地表水环境质量标准≤0.05mgAs/L(GB3838-2002)，导致地方性砷中毒。

砷环境的污染一旦形成，将很难在环境中消除，特别是对水体的污染，最终可以通过食物链或地面水、地下水进入人体而危害人类健康。面对水体砷污染的严重状况，亟需研究、开发高效经济的水中砷、镉处理技术，以尽快地解决水体砷、镉污染对人类生存的威胁。

目前，国内外有关处理工业含砷废水的几种常见方法主要有离子交换法、膜分离法和吸附法等。离子交换是用离子交换剂上的离子和废水中的离子进行交换而除去废水中的有害离子的方法，具有回收利用、处理量大、出水水质好、重复用水的优点，但离子交换法处理废水时最大的缺陷在于交换剂易受污染或氧化失效，交换树脂再生的成本高，在一定程度上受到容量的限制， 一次性投资较大，附属设备较多，操作费用高；膜分离法是利用高分子或无机半透膜所具有的选择性来进行物质分离的技术，具有有分离效率高、耗能低的优点，同时可以回收镉金属，但膜组件的设计困难，投资也比较高，影响了膜法的应用；吸附法因是一种广泛用于从水溶液中去除砷离子的方法，其中吸附剂与砷离子之间通过静电相互作用或者吸附剂与砷离子螯合而达到去除水中砷离子的目的。传统的吸附剂有活性炭，离子交换树脂。活性炭具有比表面积大、多孔的特点，但是再生成本较高。离子交换树脂具有比表面积大、多孔性吸附性能高的优点，但是制备成本高，工艺复杂。因此，需要开发一种成本低，来源广泛的吸附材料。

废啤酒糟又称废麦糟，是啤酒工业中的主要副产物(占副产物的80％以上)，是以大麦为原料，经发酵提取籽实中可溶性碳水化合物的残渣。据统计，每生产1t啤酒大约产生1/4t的啤酒糟(含水分75～80％)，目前我国啤酒糟年产量己达1000多万t，其中蛋白质的质量分数为23％～27％，是一种好的蛋白质资源，而麦糟中不但含有丰富的蛋白质，还含有丰富的粗纤维和脂肪等成分，因此经过加工之后可以制成良好的吸附材料。

发明内容

本发明针对目前吸附材料制备成本高的问题，提供了一种改性废麦糟/羟基铁离子溶液复合吸附材料，该材料可以高效的去除水中的砷离子。

本发明的另一个目的是解决了现有饮用水中砷离子去除方法工艺复杂的问题。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：

(1)称取20g经过高温预处理的废麦糟加入装有100mL质量分数为8％的Ca(OH)₂溶液的250mL细口玻璃瓶中，震荡，使其凝胶化13～16h，取出陈化1～3d后，用去离子水洗净，然后用无水乙醇清洗，抽滤，然后放入300℃的马弗炉中灼烧2～4h，取出冷却后，保存备用；

(2)取适量改性废麦糟于烧杯中，加蒸馏水用搅拌器充分搅拌调节溶液至pH＝11后配制成4.5g/L的悬浮液，将此悬浮液缓缓倒入0.001mol/L的羟基铁离子溶液中，用搅拌器充分搅拌均匀，分别静置陈放个2～4个月后离心，弃去上清液将所得沉积物用蒸馏水冲洗若干次，并在50～60℃温度下烘干、研磨，即得本发明的吸附材料。