[发明专利]一种除砷材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种除砷吸附材料及其制备方法。该方法包括制备多孔基体及在所述多孔基体上负载除砷颗粒；其中，所述制备多孔基体包括采用微波加热使单体在交联剂、造孔剂及引发剂的存在下发生聚合后并酸化形成多孔基体。微波聚合制备基材过程相对传统悬浮聚合制备基材聚合过程更容易控制聚合速率，并且制备时间很短，所用能耗明显低于传统悬浮聚合，因此该基材相对于传统的悬浮聚合合成的树脂基材以及其他传统方式合成的吸附剂具有环保、安全以及节能等优势；以该方法合成的交联体吸附剂使用时吸附量高。

技术领域

本发明涉及一种除砷吸附材料及其制备方法。

背景技术

自上世纪开始，自然界各种水体中的含砷问题越来越受到人们的关注。世界各地多个国家包括美国、中国、孟加拉国、智利、印度、墨西哥以及阿根廷等均有相关高砷地下水的报道。其中，受危害人数最多的地区当属孟加拉国以及印度西部。传统的除砷吸附剂包括廉价处理后的炉渣、活性炭、生物吸附剂以及商品化的树脂、硅胶等。廉价除砷吸附剂虽然对砷有一定吸附效果，但是限于其吸附效率低、脱除效果差、吸附后残余砷浓度高等缺点，这些吸附剂在除砷应用特别是在饮用水除砷应用中被人们使用的越来越少。

随着人们对环境、水体关注的提高，一大类商品化的除砷吸附剂开始出现。位于美国科罗拉多州立尔顿镇的ADA技术公司发明了一系列的改性硅胶吸附剂用于处理饮用水中的砷，该技术能以2mg/g的吸附量使砷浓度由40-50ppm降低到1000ppb(L.Frazer，Anironclad solution to arsenic contamination，Environ.Health Perspect.113(6)(2005)A399401.)。美国斯蒂文斯技术学院托管会公开了一种结晶氧化钛产品的制备方法：从含有可水解钛化合物的混合物制备氧化钛沉淀，然后在低于300度的温度下加热该沉淀，制备出初级结晶直径在1-30nm范围内的结晶锐钛矿，在投加量1000ppm的用量下，能将中性水体中溶解的砷酸盐含量从初始浓度为50mgAS(V)/L降低到9.1mgAS(V)/L，去除率达到81.8％(US6919029)。Lehigh大学的SenGupat教授先将KMnO₄水溶液与大孔强碱阴离子交换树脂A-500P或凝胶型树脂A-400混合，将MnO₄^-交换到树脂上，再将5％的FeSO₄水溶液与树脂搅拌，脱附富余的MnO₄^-的同时，在树脂孔道内发送Fe²⁺氧化反应并形成水合氧化铁颗粒沉淀，从而制备出大孔阴离子复合材料，对含0.1ppm砷的水溶液，柱吸附流速为15BV/h，单批次有效处理量为8000BV时，能将出水中的砷浓度控制在0.01ppm(US20050156136)。这些吸附材料所用基材以及吸附原理有较大差别，因此应用范围和效果也相差较大，但均是在同定基材之上附载对砷有选择性吸附的材料，而所用基材明显都是合成或者经过复杂处理，因此经济和环境成本较高。

发明内容

本发明提供了一种除砷材料的制备方法，包括制备多孔基体及在所述多孔基体上负载除砷颗粒；其中，制备多孔基体的步骤包括采用微波加热使单体在交联剂、造孔剂及引发剂的存在下发生聚合反应形成聚合物交联体。

本发明所述单体是指可发生聚合反应的单体；本发明所述负载是指将本发明所述除砷原料通过吸附-沉淀方式沉积到本发明所述多孔基体上。

制备多孔基体的步骤还包括酸化所述聚合物交联体形成多孔基体。

在一些实施例中，制备多孔基体的步骤包括：向单体水溶液中依次加入碱液、交联剂配置成水相；向所述水相中加入造孔剂制得悬浊液；向所述悬浊液中加入引发剂并通过微波加热使单体聚合得到聚合物交联体；所述聚合物交联体经过粉碎形成固体颗粒；干燥所述固体颗粒后进行酸化处理，酸化后再干燥形成多孔基体。本发明酸化过程是指酸化至使溶液中钙离子恒定，即通过酸化作用除去造孔剂，且在除去造孔剂的过程中形成了多孔结构。