[发明专利]一种光催化氧化饮用水中三价砷并吸附去除的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及到一种光催化氧化饮用水中三价砷并吸附去除的方法。

背景技术

  众所周知，砷在饮用水中是一个普遍的污染物，长期暴露于砷中会导致各种各样的癌症和其它的疾病。世界卫生组织重新修订了饮用水中砷的标准，从0.05 mg/L下降到0.01 mg/L。水中砷主要以两种状态存在，三价砷和五价砷，和五价砷相比，三价砷对人来说毒性更大并且在环境中流动性更强且难以去除，所以一般的去除砷的过程是先通过氧化剂将溶液中的三价砷氧化成五价砷，再结合其它技术将五价砷去除。目前，去除砷的方法主要包括：混凝沉淀法、吸附法、氧化法、离子交换法、膜分离法、生物方法、光化学技术等。

 经过专利检索，目前大多数除砷的专利都是通过吸附法去除砷，如申请号200410010501.4文献提供了除氟、除砷水质净化器及其制备方法，申请号200510110226.8的文献提供了载铁活性炭除砷吸附剂的制备方法，申请号20061008135.8的文献提供了一种铁锰复合氧化物/硅藻土吸附剂的制备、使用及再生方法，申请号200710104379.0的文献提供了铁铝复合氢氧化物的合成方法及其应用，申请号200810226741.6的文献提供一种基于原位生成复合金属氧化物的吸附过滤除砷方法，申请号200910084977.5的文献提供基于铁基复合氧化物去除水中砷的反应器，申请号201010165095.4的文献提供除砷吸附剂的制备方法和除砷吸附剂，申请号201110091212.1的文献提供了Mn/Fe₂O₃复合吸附剂的制备方法及其去除水中砷(Ⅲ)的方法。这些吸附剂共同的一个特点是对溶液中三价砷吸附能力不强，五价砷的吸附效果较好。

 针对这个特点一些专利采用先通过氧化剂将三价砷氧化成五价砷，再加入吸附剂去除五价砷。这种方法可以降低砷对人体的毒性，同时有利于减小吸附剂的用量及成本，除砷效率高。申请号200310107197.0的文献提供双氧水作为氧化剂去除水中砷的方法，再通过常规混凝法和吸附法去除。申请号200310106665.2的文献提供高锰酸钾作为氧化剂，该方法先通过高锰酸钾将溶液中的三价砷氧化成五价砷，在结合常规混凝及吸附法去除。申请号200710072657.9的文献提供预氧化-复合电解去除地下水中砷的方法，该方法利用臭氧、高铁酸钾、高铁酸钾、H₂O₂、光催化氧化试剂或Fenton试剂对含砷地下水进行预氧化，从而把三价砷转化成五价砷，经过预氧化后的水通过含有铸铁屑和炭粒的滤床，预氧化阶段剩余的氧化剂促进本步骤的反应。申请号200810043413.2的文献提供采用铁-钛复合氧化物纳米材料处理受污染水的方法，该方法利用铁-钛复合氧化物的含砷溶液直接暴露于太阳光或者紫外光的照射下催化氧化三价砷成五价砷，并通过其吸附去除。申请号200910312545.5的文献提供一种高砷高碱废水的处理方法，该方法利用游离氯、次氯酸盐、臭氧、高锰酸钾和Fenton试剂的一种或多种，将溶液中的三价砷氧化成五价砷，通过铁盐吸附去除。申请号201010132065.3的文献提供石膏沉淀-氧化沉砷-中和铁盐共沉污酸的方法，该方法利用双氧水的氧化作用将三价砷氧化成五价砷，同时二价铁氧化成三价铁，在通过铁盐和砷酸根离子结合形成沉淀去除。

 以上申请的专利大部分都是通过加入氧化试剂，将溶液中三价砷氧化成五价砷，效果虽然明显但存在一个共同的缺点就是氧化试剂的加入有可能在氧化过程中产生有毒的副产物，给后处理带来影响，成本相对较高，寻找一种无毒高效的催化剂至关重要，二氧化钛作为一种廉价、无毒、高效的催化剂已经用于光催化氧化三价砷，但在可见光利用效率等方面仍需改进。

 申请号200910037585.3的文献提供铂掺杂二氧化钛光电催化氧化去除砷的方法，该方法利用活性炭负载铂掺杂的纳米二氧化钛微阳极，碳棒为阴极，紫外灯放置于反应器顶部，通过光电协同的作用将溶液中的三价砷转化成五价砷，通过活性氧化铝去除。该方法氧化三价砷效果好，通过氧化和吸附两步可以方便的去除溶液中的砷，但成本较高。

 目前二氧化钛催化剂用于太阳光光催化氧化三价砷的研究结果表明，催化效率不高，太阳光的利用率不高。这主要来源于二氧化钛对太阳光中的可见光部分催化效果差及太阳光透过溶液达到催化剂表面时光能损失较多，导致二氧化钛在太阳光下催化溶液中的三价砷的效率很低。

发明内容：