以土壤为原材料的吸砷剂、吸氟剂及其制造方法技术

本发明专利技术揭示了一种砷（Ⅲ）离子，砷（Ⅴ）离子和氟离子的吸收剂及其制造方法。所述的吸收剂选自经２００～７００℃温度灼烧２－６０分钟的火山灰土，红壤，黄土，黑土，棕色森林土，淤泥，建设残土及其混合物。本发明专利技术的这种吸收剂还可以包括占土壤干重１～３０％重量的一种或一种以上的铁盐。优选的本发明专利技术的吸收剂的ｐＨ值为４－８。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种As(Ⅲ)离子，As(Ⅴ)离子和氟离子的吸收剂，其制造方法和用途。本专利技术具体涉及一种经200～700℃温度灼烧的土壤作为AsO33-离子、AsO43-离子和F-离子的吸收剂，这种吸收剂可用于吸收饮用水或废水中的AsO33-离子、AsO43-离子和F-离子，以降低水中As(Ⅲ)离子、As(Ⅴ)离子和氟离子浓度，达到净化水质的目的。为方便起见，本专利技术说明书中将所述的这种As(Ⅲ)离子，As(Ⅴ)离子和氟离子的吸收剂就简称为吸砷剂、吸氟剂。金属精炼业、医药品、颜料、石油工业、半导体制造工业以及地热发电站，温泉的废水中都含有大量的砷离子，部分地区的地下水及饮用水也含有砷离子。目前，除砷的方法一般是沉淀法，采用铁、铝或镁的氢氧化物使砷沉淀。这些方法能使5价砷酸根离子(AsO43-)降低到0.1ppm左右，但是不能使3价亚砷酸根离子(AsO33-)凝聚沉淀。因此，3价亚砷酸根离子需先经氧化后，使其变为5价砷酸根离子，再凝聚沉淀。但是用这种沉淀法处理大量的水时，会产生大量的沉淀物，这些沉淀物的处理是很困难的。另外，代替氢氧化物沉淀法的还有活性炭、活性铝的吸附法，阴离子交换树脂的离子交换法等等，这些方法正在研讨中，但是，这些方法中还存在着砷吸收率及处理费用上的一些问题。再一方面，含有氟离子的废水主要是从铝电解精炼工厂、磷肥制造厂、不锈钢等的金属板表面清洗工厂、硅酸树脂等的电子工业另件的清洗工厂，化学实验室中排出的，火山地带的自然水及一部分地下水，饮用水中也含有大量的氟离子。含有氟离子的废水的处理方法主要有钙盐、铝盐、镁盐的凝聚沉淀法。但是，在处理废水以及饮用水时处理前后的pH值的调节和沉淀物的处理也是很成问题的。综上所述，在砷(Ⅲ)离子、砷(Ⅴ)离子和氟离子的处理过程中都会产生大量的沉淀物，为了处理这些沉淀物，就必须使用必要的过滤设备。另外，添加这些凝聚剂(盐类)时，还必需有连续的添加设备，既耗费资金，设备也较复杂。即使是这样，用上述方法同时除去废水或饮用水中的As(Ⅲ)离子和As(Ⅴ)离子，并且使废水、饮用水中的砷离子、氟离子的含量达到标准值以下也还是很困难的。因此，希望有一种持久性强的、不用再处理的、砷含量和氟含量又都能达到世界卫生组织(WHO)制定的标准值以下的吸砷剂，吸氟剂。本专利技术的目的是在处理废水及饮用水时，既不用调节处理前后的水的pH，又能减少沉淀物的发生，并能持久地同时吸附水中的As(Ⅲ)离子和As(Ⅴ)离子的吸收剂。本专利技术的进一步的目的是提供能够达到上述要求的吸收剂的制造方法。本专利技术是通过使土壤在200～700℃的温度下加热灼烧为特征的吸砷剂，吸氟剂及其制造方法来达到上述目的的。其次，本专利技术也可通过在土壤中添加一种或一种以上的铁盐，混合后在200～700℃的温度下加热灼烧为特征的吸砷(AsO33-、AsO43-)剂，吸氟剂及其制造方法来达到上述目的。再次，本专利技术还可以是具有在土壤中添加一种或一种以上的铁盐，混合后，用酸或碱来调节经200-700℃的温度下加热灼烧后的物质的pH在4以上为特征的吸砷剂，吸氟剂及其制造方法来达到上述目的。本专利技术是以在上述所记的各专利技术的吸砷剂，吸氟剂及其制造方法中，具有在成形前的原料混合物中混合土壤或者淤泥，然后再加热灼烧为特征的吸砷剂，吸氟剂及其制造方法来达到上述目的的。以下对本专利技术的各吸砷剂，吸氟剂及其制造方法作详细说明本专利技术所用的原料包括火山灰土、红壤、黄土、黑土、棕色森林土或者淤泥、建设残土以及其它各种土壤。这些土壤可以单独使用，也可以把2种或两种以上的土壤混合后作为原料使用。本专利技术的第一种实施方案是为了更好地提高土壤对As(Ⅲ)离子，As(Ⅴ)砷离子和氟离子的吸收能力，第一工序可以先把土壤作成所需要的形状(成形工序)，然后再进行加热灼烧工序，(也可以不经过成形工序直接加热灼烧再进行粉碎，取得所需要的形状)。另外，在成形工序以及上述的原料混合操作过程中，为了提高这些作业的操作性，可以添加适量的水分。加热灼烧的温度为200～700℃，加热时间为2～60分钟，最好是300～500℃温度下，加热5～20分钟。本专利技术的第二种实施方案是第一工序是在土壤中添加一种或一种以上的铁盐进行混合，这些铁盐的添加量是土壤干重的1～30％。这一工序所用的铁盐可以是硫酸亚铁、硫酸铁、氯化亚铁或氯化铁等等，最好是硫酸亚铁。第二工序是加热灼烧工程。这一工序的处理与上述第一种实施方案的第一工序相同。本专利技术的第三种实施方案是第一工序是在土壤中添加一种或一种以上的铁盐进行混合，这些铁盐的添加量是土壤干重的1～30％。第二工序是添加碱金属或碱土金属类的氧化物或氢氧化物的混合工序，使加热灼烧后的物质的pH为4～8，最好是5～7的范围内。这一工序所用的碱金属或碱土金属类的氧化物或氢氧化物，其中最好的是氧化钙或者氢氧化钙。碱金属或碱土金属类的氧化物或氢氧化物的添加量是以加热灼烧后的物质的pH达到4以上为适量。如果添加量少的话，加热灼烧后的物质的pH达到4以下的情况下，铁离子在处理水中溶出，降低了吸收砷离子，氟离子的持久性，这是不利的。本实施方案中的这一工序也可以与第1工序同时进行。第三工序是加热灼烧工序。这一工序处理与第一种实施方案的第一工序相同。用上述各种制造方法制造的吸砷剂、吸氟剂的形状及大小不受限定，可以根据使用方法进行适当的选择。根据操作的难易和增加与水的接触面积，粒径最好为0.5～5mm。再有，为了更加提高与水的接触面积，吸砷剂，吸氟剂的总孔隙度最好为60～80％的范围内的多孔质。用本专利技术的制造方法制造的吸砷剂，吸氟剂可以直接作为吸收剂用以净化水质，也可以根据需要将其装入适当的容器里使用，也可以附着在别的载体上使用。再有本专利技术的吸收剂也可以作为凝聚剂使用。以下通过实例来详细说明本专利技术，但是这些实施例并不用来限定本专利技术。实施例1-10用搅拌机把火山灰土搅匀后，用挤压机挤出直径为3mm，长度为5mm的园柱体，干燥后，在自动调温式电炉中加热灼烧，加热温度为100～1000℃，加热时间为20分钟，用这种方法制造的吸收剂是多孔质的粒状物。用所得到的吸收剂进行砷(Ⅲ)离子，砷(Ⅴ)离子和氟离子的吸收能力的试验，其结果如表1。表1中的比较例1所列的为未经热处理的火山灰土的试验数据。砷离子的吸收能力的试验方法各取本吸收剂1g放入250ml的三角烧瓶中，分别添加16.74ppm的亚砷酸及20.08ppm的砷酸水溶液，在25℃条件下振荡24小时。然后用干燥滤纸过滤，滤液用原子吸收分光光度计法测定。从测定值求出砷离子的吸收率。氟离子的吸收能力的试验方法；取本吸收剂1g放入250ml的三角烧瓶中，加入10ppm的氟化钠水溶液，在25℃条件下振荡24小时，然后用干燥滤纸过滤，滤液用液相色谱进行测定。从测定值求出氟离子的吸收率。表1火山灰土加热20分钟 表1表明了火山灰土的砷(Ⅲ)离子吸收率在灼烧温度300℃时最高。但是砷(Ⅴ)离子和氟离子吸收率在灼烧温度500℃时最高。实施例11～20用搅拌机把红壤搅匀后，用挤压机挤出直径为3mm，长度为5mm的园柱体，干燥后，在自动调温式电炉中加热灼烧，加热温度为100～1000℃，加热时间为20分钟。用这种方法制造的吸收剂是多孔质的粒状物。其次，用所得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ａｓ（Ⅲ）离子、Ａｓ（Ⅴ）离子和氟离子的吸收剂，其特征在于它选自经２００～７００℃温度灼烧２－６０分钟的火山灰土，红壤，黄土，黑土，棕色森林土，淤泥，建设残土等土壤或其混合物。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳田友隆，江耀宗，
申请(专利权)人：科地亚泰乐股份有限公司，江耀宗，
类型：发明
国别省市：JP[日本]