[发明专利]活性复合金属氧化物负载银修饰铁系金属氧化物除砷微纳米吸附剂及其制备方法

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种活性复合金属氧化物负载银修饰铁系金属氧化物除砷微纳米吸附剂及其制备方法。本发明将铁系金属盐溶液、银盐溶液、锌盐溶液和锆盐溶液配制成混合金属盐溶液；然后进行水热反应；反应结束、自然冷却后，在磁力搅拌条件下，向其滴加沉淀剂溶液至pH值为8；滴加结束、高速离心分离得沉淀物；再洗涤、离心分离，直至上层清液的pH值为中性；最后烘干、在焙烧制得除砷吸附材料。本发明制得的吸附剂，具有比表面积较大、介孔和大孔“混合”的孔结构特征，具有去除率高、吸附容量大、使用量少、吸附速率快和无二次污染等特点，可用于地下水、地表水中低浓度砷污染物以及低浓度含砷工业废水的深度处理。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，特别涉及一种吸附去除水中砷的多元金属氧化物复合微纳米材料及其制备方法，具体地说涉及活性锌锆复合氧化物微米级载体负载银修饰铁系金属氧化物纳米粒子吸附材料及其制备方法。

背景技术

零价铁及其氧化物、氢氧化物对砷酸阴离子具有很强的选择性配位作用，但其颗粒细、比表面积较大，容易发生团聚而难以直接实际应用。主要解决方法是将它们负载或复合至具有大比表面积的多孔载体。目前，采用的载体主要有：活性炭、石英砂、介孔二氧化硅、硅藻土、粉煤灰、蒙脱石、海泡石、沸石、埃洛石、活性氧化铝、大孔树脂、壳聚糖、生物质炭、碳纳米管、石墨烯和聚合物等；采用的负载方法有湿法混合、共沉淀、表面吸附、沉积沉淀法等，主要取决于所用载体种类及其表面性质。采用上述多孔载体和负载方法制备的负载型含铁除砷吸附材料，存在以下几点不足：（1）铁元素负载或载体合成过程中所使用的设备或装置较多，制备工艺复杂、过程冗长，如发明专利《载铁活性炭除砷吸附剂的制备方法》（专利号200510110226.8）；（2）所使用分散剂、活化剂、交联剂或洗涤溶液涉及多种危险、有毒的有机物，工艺不环保、会造成二次污染，如发明专利申请《壳聚糖-氧化铁复合吸附除砷材料的制备方法》（申请号CN200910017271.7）；（3）负载的牢固度不够，铁离子的释放易造成二次污染，如发明专利申请《一种聚苯乙烯基磁性纳米四氧化三铁除砷复合材料及其制备方法》（申请号CN201310732393.0）；（4）天然矿物或工业废弃物载体中残留的杂质会造成二次污染，如发明专利申请《埃洛石负载针形四氧化三铁纳米复合材料的制备方法》（申请号201710536197.4）。因此，研制一种制备过程简洁、工艺环保、可再生、成本经济、无二次污染，并且能大规模实际工业化应用的高效除砷吸附材料，一直是除砷吸附材料研究的一个重要方向。

近年来，锆基无机纳米复合材料因其对聚阴离子具有独特的选择性、化学稳定性好、无毒并且在水中不溶解等特性，在含砷水的净化处理中受到越来越多的关注。另一方面，一些研究发现，纳米锌氧化物、银纳米粒子也对水中的砷酸根具有较好的吸附特性（As(V) removal using carbonized yeast cells containing silver nanoparticles.Water research 45 (2011): 583~592）；采用氧化锆掺杂改性氧化锌，能有效提高其负载纳米粒子的分散度和稳定性（ZrO₂在合成甲醇催化剂CuO-ZnO-ZrO₂中的作用. 燃料化学学报, 2007, 35(6): 696~700）。但鲜见有上面所述多元金属氧化物复合/负载铁系金属氧化物除砷微纳米吸附材料的制备及其应用方面研究的文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效除砷的活性锌锆复合氧化物负载银修饰铁系金属氧化物吸附材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供的除砷吸附材料由活性锌锆复合氧化物微米级载体、高度分散的纳米氧化银、铁系金属氧化物纳米粒子以及所述组分间相互作用产物（ZnFeO₄尖晶石、σ-AgFeO₂晶相）和/或界面组成，所述铁系金属为铁、钴、镍中的一种或二种。