一种用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种用于去除水中阴离子的生物质基吸附材料及其制备方法。所述生物质基吸附材料的表面负载含有铁的无机磁性粒子和/或含有铝的无机粒子；所述生物质基吸附材料的主要原料为农业废弃物；所述的有害阴离子包括F-，AsO2-和AsO43-。与现有技术中的有害阴离子吸附材料相比，本发明专利技术采用生物质农业废弃物材料为吸附基体，工艺简单，操作方便，适用于多种类有害阴离子的水污染处理。生产规模可大可小，既有利于在偏远的农村、个人用户中推广，也适用于大规模水处理。

Biomass based adsorption material for removing harmful anions in water and preparation method thereof

The invention discloses a biomass based adsorption material for removing anion in water and a preparation method thereof. The inorganic particles of inorganic magnetic particles containing iron and / or aluminum containing surface of the biomass based adsorption material; the main raw materials of biomass based adsorption material for agricultural wastes; hazardous anions comprising F-, AsO2- and AsO43-. Compared with harmful anion adsorption materials in the prior art, the invention uses agricultural waste biomass materials for adsorption of matrix, simple process, convenient operation, water pollution treatment is applicable to many types of harmful anions. Production scale can be large and small, not only conducive to the promotion of remote rural areas, individual users, but also for large-scale water treatment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水处理吸附材料的
更具体地，涉及一种用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料及其制备方法。
技术介绍
水中有害的阴离子有氟离子、含砷阴离子等等。氟是哺乳动物牙齿和骨骼生长的必需元素，但是摄入过量的氟会导致氟斑牙，氟骨症，以及一些神经系统的疾病。砷的摄入会导致心血管疾病和神经系统疾病，还会大幅提高肺、肝、肾、膀胱、皮肤癌变的几率。我国属于世界上人均水资源较少的贫水国家之一，很多城市的供水不足，此外我国饮用水的质量不高，全国农村几亿多人仍在饮用不合格的水，使得有些地区的癌症发病率远高于平均水平。随着经济的高速发展，我国工业废水的排放量逐年递增，这些有害阴离子会通过工业废水等形式排放到水系统中，因此有害阴离子的去除已经成为水处理的一个重要方面。同时，生物质材料尤其是一些农作物是年产量非常高的资源，然而很多农业废弃生物质材料利用率不高，其处理方式甚至污染环境。因此，合理利用生物质材料尤其是一些农业废弃物资源具有非常重要的意义。很多物理和化学的方法可以用来除去水中的有害阴离子，例如生物法、反渗透法、离子交换法、电化学沉积法、膜工程法、吸附法等等。其中吸附法由于吸附剂种类繁多、易于处理、可以再生、高效、而且可能实现低成本而成为最常用的方法。生物质基水处理材料尤其是纤维素基水处理材料已经有了较为广泛的研究和开展。其中纤维素基化学改性水处理材料主要是利用纤维素本身含有大量羟基等的化学结构特点，通过在引发剂、催化剂等条件下的化学反应，引入或者接枝一些化合物，利用这些化合物中的官能团能在水中与含有负电基团的阴离子产生静电吸引、络合等物理化学的吸附作用，从而除去水中的有害阴离子。然而，这些材料的制备过程大多较为复杂，成本相对较高。因此，需要提供一种成本低，取材方便，制备工艺简单的用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种绿色、成本低廉、高效的用于除去水中F-，AsO2-，AsO43-等有害阴离子的生物质基吸附材料，该吸附材料负载有含有铁的无机磁性粒子以及含有铝的无机粒子，可以有效的除去水中有害阴离子，同时所述的生物质基吸附材料具有更广的吸附范围，对于不同水体中有害阴离子吸附有更明确的针对性。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料的制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料，所述生物质基吸附材料的表面负载无机粒子；所述生物质基吸附材料的主要原料为农业废弃物；所述的有害阴离子包括F-，AsO2-和AsO43-；所述无机粒子为含有铁的无机磁性粒子和/或含有铝的无机粒子。本专利技术用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料，是选用农业废弃物作为所述吸附材料的生物质基体材料；在生物质基体材料的表面负载含有铁的无机磁性粒子和/或含有铝的无机粒子，从而使生物质基体材料表面带有铁-铝(氢)氧化物无机粒子，所负载的无机粒子可以与水中的有害阴离子发生络合等物理化学吸附作用，将水中的有害阴离子除去。与现有技术中的阴离子吸附剂材料相比，本专利技术采用天然廉价的生物质农业废弃物作为吸附材料基体，利用共沉淀“一锅法”可以同时负载含铁的磁性无机粒子以及含铝的无机粒子，成本低廉，操作简便；同时利用不同的无机粒子对于水中不同种类、不同价态的阴离子有害物吸附选择性不同，这种生物质基多种无机粒子负载的吸附材料吸附范围更广，还可以根据不同水体中的阴离子有害物含量不同对负载在生物质基体上的无机粒子的比例进行调控，从而使材料对不同水体中的阴离子有害物的吸附更有针对性、调控性；此外，这种生物质基多种无机粒子吸附材料可以保持含铁的磁性粒子的优势，在外加磁场下，吸附材料易于简便快速的与水分离。所述的有害阴离子主要指F-，AsO2-，AsO43-等。优选地，所述负载无机粒子的量与生物质基体的比例为0.005mol/g-0.5mol/g。优选地，所述含有铁的无机磁性粒子为Fe3O4无机磁性粒子；所述含有铝的无机粒子为Al(OH)3无机粒子。优选地，所述生物质基吸附材料的原料选自草本植物或木本植物。优选地，所述草本植物选自农作物秸秆、芦苇、荻苇、芒杆、竹子或草坪的草屑中的一种或几种的混合；更优选地，所述农作物秸秆选自麦草、稻草、玉米秸秆、大豆秸秆、棉花秸秆或红薯秧中的一种或几种的混合。优选地，所述木本植物选自树木的落叶或木屑。一种用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料的制备方法，包括以下制备步骤：(1)将生物质基吸附材料的原料通过机械粉碎，粉碎成100μm-10mm的粉末，得到的生物质材料粉末作为吸附材料基体；(2)在惰性气体的保护、搅拌的条件下，将步骤(1)得到的生物质材料粉末和含有Fe2+、Fe3+、和/或Al3+的水溶液加入到反应器中，一定温度下，将氨水缓慢加入上述反应器进行反应；反应结束之后，磁性分离反应产物，经水洗，干燥，得到用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料。优选地，所述含有Fe2+、Fe3+、和/或Al3+的水中Fe2+含量为0.025mol/L-0.5mol/L；Fe3+含量为0.05mol/L-1.0mol/L；Al3+含量为0.05mol/L-1.0mol/L；所述氨水的浓度为25％，氨水相对于水溶液的加入量为0.5mol/L-10mol/L。优选地，步骤(2)所述的反应温度为20℃-100℃，步骤(2)所述反应时间为1-24小时。上述用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料的应用，是将生物质基吸附材料置于含有有害阴离子的水中进行吸附。优选地，可以将生物质基吸附材料置于含有有害阴离子的水中震荡或搅拌，以加快吸附。优选地，所述吸附材料相对于含有有害阴离子水的用量为0.01g/L-1g/L；震荡或搅拌时间为0.5-12小时；震荡或搅拌温度为室温。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的生物质基吸附材料可以具有磁性从而易于分离，同时具有环境友好无污染的特点。本专利技术是以生物质材料为基体材料，在所述生物质基体表面负载含有铁的无机磁性粒子以及含有铝的无机粒子，利用无机粒子与阴离子之间的相互作用对有害阴离子进行吸附。与现有技术中的有害阴离子吸附材料相比，本专利技术采用生物质农业废弃物材料为吸附基体，工艺简单，操作方便，适用于多种类有害阴离子的水污染处理。生产规本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料，其特征在于：所述生物质基吸附材料的表面负载无机粒子；所述生物质基吸附材料的主要原料为农业废弃物；所述的有害阴离子包括F‑，AsO2‑和AsO43‑；所述无机粒子为含有铁的无机磁性粒子和/或含有铝的无机粒子。

【技术特征摘要】
1.一种用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料，其特征在于：所
述生物质基吸附材料的表面负载无机粒子；所述生物质基吸附材料的主要原
料为农业废弃物；所述的有害阴离子包括F-，AsO2-和AsO43-；
所述无机粒子为含有铁的无机磁性粒子和/或含有铝的无机粒子。
2.根据权利要求1所述的用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料，
其特征在于：所述无机粒子的量与生物质基体的比例为0.005mol/g-0.5mol/g。
3.根据权利要求1所述的用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料，
其特征在于：所述含有铁的无机磁性粒子为Fe3O4无机磁性粒子；所述含有铝
的无机粒子为Al(OH)3无机粒子。
4.根据权利要求1所述的用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料，
其特征在于：所述生物质基吸附材料的原料选自草本植物或木本植物。
5.根据权利要求4所述的用于除去水中有害阴离子的生物质基吸附材料，
其特征在于：所述草本植物选自农作物秸秆、芦苇、荻苇、芒杆、竹子或草
坪的草屑中的一种或几种的混合；所述木本植物选自树木的落叶或木屑；
优选地，所述农作物秸秆选自麦草、稻草、玉米秸秆、大豆秸秆、棉花
秸秆或红薯秧中的一种或几种的混合。
6.如权利要求1-5任意一项所述的用于除去水中有害阴离子的生物质基
吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)将生物质基吸附材料的原料粉碎成100μm-10mm的粉末，得到的生
物质材料粉末...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，黄勇，李博轩，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11