[发明专利]以硅酸盐粘土与稻壳为原料制备高效吸附复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以硅酸盐粘土与稻壳为原料制备高效吸附复合材料的制备方法，属于吸附剂的制备技术领域。

背景技术

在过去的几十年中，随着工业的高速发展和城市化建设的加速，各地的饮用水水源受到日益严重的污染。饮用水中化学成分的数量在不断增加，各种病原微生物因子不断出现。英国、美国及荷兰的一些流行病学家的调查研究证明，长期饮用含多种微量有机物(尤其是致癌、致畸、致突变污染物)水的居民，其消化道的癌症死亡率明显高于饮用洁净水的对照组居民。我国151个地表水源区有65.4％的人口饮用不符合饮用水水质标准的水，其中约2亿人饮用大肠菌群超标的水，1.64亿人饮用有机污染严重的水，与水源污染有关的疾病多达50余种，恶性肿瘤和肝炎的发病率呈明显上升的趋势。因此，去除饮用水中这些微量污染物已成为净水的首要任务。我国大部分水厂所使用的都是针对较清洁水源水的常规水处理工艺，主要由混凝-沉淀—过滤—消毒单元组成。这种工艺对细菌和浑浊度等颗粒物的去除效果较好，而对以溶解态存在的“三致”污染物的去除效果不太理想，加之在输水管网中造成的微生物污染，导致饮用水的安全性得不到保证。

目前，所采用的饮用水深度净化技术有：膜分离、臭氧(O3)氧化、半导体光催化氧化(如纳米氧化钛)、吸附等技术。膜分离技术主要有超滤、纳滤、反渗透等，具有高效、可调和工艺简便等优特点。但由于膜孔径非常小，水中的离子(包括对人体有益的微量元)几乎除去，长期饮用这种的水，对人的健康有害。另外，膜的造价高、抗污染能力差、操作压力大、能耗较高的不足限制其大规模应用。臭氧是一种很强的氧化剂和消毒剂，它虽然可以与大多数水中有机物反应，但单独使用臭氧氧化，对水质净化处理效果有限。有研究表明，臭氧氧化对水中已经形成的三氯甲烷几乎没有去除作用，对水中的重金属离子没有去除作用。因此，臭氧在水深度处理工艺中很少单独使用。在此基础上，臭氧与活性炭联用技术逐渐发展起来并得到广泛的应用。臭氧可把水中大分子有机物氧化分解为小分子状态，从而提高了有机物进入活性炭微孔内部的可能性，充分利用了活性炭的吸附表面，延长了使用周期。有研究结果发现，经臭氧氧化处理后，水中可生物降解性有机物(BDOC)增加30％，再经过生物活性炭处理后，可生化降解有机物的去除率得到明显的提高。光催化氧化技术是一种新兴的现代水处理技术，其原理是利用能量等于或大于半导体材料禁带宽度的光照射半导体材料，使其价带上的电子(e-)被激发跃迁到导带，在价带上产生相应的空穴(h+)。光致空穴(h+)具有极强的得电子能力，将其表面吸附的OH-和H₂O氧化成羟基自由基(OH)。OH的标准氧化电位达2.8eV，是除元素氟以外最强的氧化剂，能无选择地将绝大多数有机物彻底氧化成CO₂、H₂O和其它无机物。在光催化反应所用的众多半导体催化剂中，纳米氧化钛颗粒由于具有催化活性高、性质稳定、无毒、抗化学和光腐蚀等优点而成为众多科研工作者的首选。多年来，人们在纳米氧化钛颗粒制备、光催化活性提高、光催化反应机理、纳米氧化钛的改性(掺杂、复合、贵金属沉积、染料敏化)以及使纳米氧化钛吸收光谱红移提高可见光利用效率等方面开展了深入研究，取得很多成果。由于纳米氧化钛粒径小，易流失，后期催化剂的分离和回收困难，使其很难在饮用水净化处理中广泛应用。研究工作大都停留在实验室阶段，在水处理实际工程中的应用很少。吸附法是利用吸附材料的表面性质和大比表面积对水中污染物进行富集和分离，具有操作管理方便和能耗低的优点，一直是人们研究的热点。吸附法净化水质的效果取决于吸附材料性能，吸附法净化水质的经济性则主要依赖于吸附材料价格。常用的吸附材料有活性炭、膨胀石墨、粘土矿物、沸石、水滑石、金属氧化物、金属磷酸盐和粉煤灰等。吸附材料对水污染物具有选择性吸附的特点，活性炭和膨胀石墨对水中有机物吸附效果很好，却对水中重金属离子吸附效果欠佳；粘土矿物和沸石等无机材料对水中重金属离子去除率高，对水中有些有机物则可能吸附性能较差。因此，迫切需要开发一种对水中有机污染物和无机污染均具有优异吸附性能且价格低廉的新型净水材料。

发明内容

本发明的目的是在于解决现有技术存在的前述缺陷，提供一种工艺简单、成本低且具有优异吸附性能的高效吸附复合材料。