[发明专利]铁一稀土元素复合水处理吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及去除水中磷、砷等有害元素的复合水处理吸附剂。

背景技术

磷、砷是污水或饮用水中的有害元素。采用吸附法对其进行吸附去除具有操作简单、便于回收有用资源、吸附剂可循环使用等优点。使用的吸附剂主要包括活性氧化铝、天然材料(如红壤、飞灰等)及人工合成吸附剂。而已知的天然和简单改性的吸附剂的一个共同不足之处是吸附量均偏低，因此人工合成开发高性能水处理吸附剂越来越受到重视。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种铁-稀土元素复合水处理吸附剂，通过组合多种无机盐制成，具有制备简单，吸附剂用量少、操作周期长、处理装置容积小、适宜pH范围广，能解吸、再生等优点。

本发明提出一种铁-稀土元素复合水处理吸附剂，其特征在于，由2价、3价铁盐，和稀土元素盐类组成，三类盐的摩尔百分比范围为：3价铁盐40-60％，2价铁盐20-35％，稀土元素15-35％。

所说的2价铁盐可为氯化亚铁、或硫酸亚铁等。

所说的3价铁盐可为氯化铁或硫酸铁等。

所说的稀土元素盐类可为铈盐、镧盐等。

本发明提出一种制备上述铁-稀土元素复合水处理吸附剂的方法，其特征在于，以2价、3价铁盐，和稀土元素盐类为原料，在常温条件下，pH值为7-11碱性溶液中反应，生成一种沉淀物，经去离子水洗涤，干燥后制得。

用以上方法制得的复合水处理吸附剂应用于含磷污水或含砷饮用水处理中，与常用的活性氧化铝吸附剂相比，在不同温度和不同pH条件下的磷或砷的吸附量均有明显增加，吸附速度明显加快，且吸附量受pH变化的影响小。这意味着本发明具有吸附剂用量少、操作周期长、处理装置容积小、适宜pH范围广等优点。

具体实施方案

实施例1

采用Ce(SO₄)₂作为稀土元素盐，FeCl₂和FeCl₃为2价、3价铁盐，制备这三种盐混合水溶液，使三种盐摩尔浓度分别为0.08M、0.1M、0.2M。该水溶液在温度25℃下，用1M的NaOH水溶液滴定至pH＝9.5，恒温搅拌反应30分钟左右，过滤干燥后制得吸附剂。

合成所得的吸附剂用于吸附含磷废水中的磷。在温度为25℃、初始pH为5、初始磷浓度为50mg/L的条件下进行吸附实验。当吸附平衡时的磷浓度为15mg/L的条件下，测得的吸附剂平衡磷吸附量达47.39mg-P/g-吸附剂，为对照组活性氧化铝在同样条件下的吸附量5.69mg-P/g的8倍以上。

合成制得的吸附剂用于处理含砷饮用水。在温度为20℃，初始pH为5.5，初始砷浓度为1mg/L的条件下进行吸附试验。当吸附平衡时的砷浓度为0.15mg/L时，吸附剂对砷的吸附剂量达21.7mg/L，为对照组活性氧化铝在同条件下的砷吸附量3.1mg/L的7倍。

实施例2

取CeCl₄、FeSO₄、Fe₂(SO₄)₃三种盐，制备混合水溶液，使摩尔浓度分别为0.1M、0.1M、0.2M。在温度20℃下，用1M的KOH溶液滴定至pH＝9.0，按实施例1方法制得吸附剂。用此吸附剂吸附废水中磷，在温度为25℃、初始pH为5.8、初始磷浓度为50mg/L的条件下进行吸附实验。当吸附平衡时的磷浓度为15mg/L的条件下，测得的吸附剂平衡磷吸附量达35.0mg-P/g-吸附剂。

实施例3

取实施例1的三种盐溶液摩尔浓度分别为0.05M、0.1M、0.2M，以实施例1方法制得的吸附剂。此吸附剂用于吸附废水中磷，在温度为35℃、初始pH为5.0、初始磷浓度为50mg/L的条件下进行吸附实验。当吸附平衡时的磷浓度为26.5mg/L的条件下，测得的吸附剂平衡磷吸附量达23.0mg-P/g-吸附剂。

实施例4

取实施例2的三种盐溶液摩尔浓度分别为0.15M、0.1M、0.2M，以实施例2方法制得的吸附剂。此吸附剂用于吸附废水中磷，在温度为35℃、初始pH为4.0、初始磷浓度为50mg/L的条件下进行吸附实验。当吸附平衡时的磷浓度为27.5mg/L的条件下，测得的吸附剂平衡磷吸附量达21.9mg-P/g-吸附剂。