一种用于砷的选择性吸附的基于阴离子交换聚合物基质以及HFO的混杂吸附剂，其中HFO以颗粒形式存在于基质中，大多数的这些颗粒是无定形水铁矿，并且其比例不小于HFO总质量的80％，且优选大于90％。本发明专利技术的目的和通过使用本发明专利技术达到的技术效果是开发包含HFO的新混杂吸附剂，同时具有As(III)和As(V)两种形式的砷的增加的动力学吸附。
Hybrid adsorbent
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混杂吸附剂
本专利技术来自用于从水中去除砷化合物的混杂(混合，杂合，杂化，hybrid)吸附剂领域，并且旨在用于水净化装置。
技术介绍
在许多国家，由于缺乏地表水源，它们改为使用地下水。当使用地下水作为水源时，存在砷污染的问题，这是20个国家的典型情况，例如美国和智利。在俄罗斯地区，存在地下水含有砷的若干区域，例如Transbaical、Stavropol、Perm、Khabarovsk、Tuva共和国、Magadan和Pensa区域还有Dagestan共和国。在水中含有的砷导致癌症的发展并且导致皮癣菌疹(dermatophytid)。在水中，砷(arsenic)包括亚砷化合物(也称As(III))(例如亚砷酸盐和亚砷酸)，以及砷化合物(也称As(V))(例如砷酸盐)。从现有技术中，用于脱砷的吸附剂是已知的。经常使用包含不同比例的氧化铁、氢氧化铁以及羟基氧化物(oxyhydroxides)的材料(也称HFO)。根据组分比例，已知具有不同性质的不同HFO变体。当HFO颗粒分布于惰性聚合物材料中或含有用于铁离子固定的离子交换基团的聚合物材料中时，产生现有技术的吸附剂。向聚合物材料中添加HFO是例如，通过HFO颗粒在材料中的机械分散或通过在聚合物材料中直接产生HFO颗粒(通过在材料中形成中间结构，而另外的HFO颗粒沉降)制成的。此类吸附剂被称为混杂吸附剂。根据专利US4,576,969(1986年3月18日公开，优先权日1983年10月13日，InCC08D5/20,C08F8/10，申请人UnitikaLtd(Japan))，用于砷去除的混杂吸附剂从现有技术中已知。混杂吸附剂是离子交换酚醛树脂，其中金属氧化物固定在其结构中。该混杂吸附剂按以下方式生产。在第一阶段，进行酚醛树脂预缩合。当树脂仍处于粘性流动状态时，向其中加入盐或金属氧化物，例如铁、铝、锌等的硫酸盐、次氯酸盐、硝酸盐、乙酸盐。然后发生缩合反应以在树脂结构中固定氧化物或金属盐。例如，四氯化碳、氯仿或二氯甲烷可以用作反应介质。在缩合之后，将得到的材料从该介质中分离并且然后添加烷基化材料，例如碱性氢氧化物或碳酸钠。得到的混杂吸附剂的结构是具有内部固定的多价金属氢氧化物的交联酚醛树脂。吸附剂具有低溶胀度、高耐久性，吸附剂颗粒具有非常少的裂纹并且几乎不变形。根据专利US4,576,969，得到混杂吸附剂对砷的吸附容量为在非常低的通过该材料的水流速(250ml/h)下的33mg/g，并且其是非常无效的。这种低速可以解释为这种得到混杂吸附剂具有使水流复杂化的超高密度结构。通过吸附剂的低水流速度将使用领域显著缩小为仅用于实验室实验；因为这样的速度值不适合工业规模。由于在混杂吸附剂生产过程中使用苯酚和福尔马林，因此它不能用于饮用水生产。该树脂中这两种试剂的甚至残留的含量也可以在过滤水流过吸附剂层时被洗涤到过滤水中，而这对于饮用水而言是禁止的。根据专利申请US2011/0056887(2011年3月10日公开，优先权日2009年9月8日，InCC02F1/42、C02F103/06、C02F103/02、C02F103/10、C02F101/10，申请人LANXESSDEUTSCHLANDGMBH(DE)；LANXESSCORPORATION(US))，用于砷去除的混杂吸附剂从现有技术已知。混杂吸附剂是大孔单分散阴离子交换材料，其上散布有HFO。该吸附剂主要旨在从水和水溶液中去除砷如H2AsO4-、H2AsO4-、HAsO32-、AsO43-、H3AsO3、H2AsO3-、HAsO42-、HAsO42-。吸附剂中的铁(III)含量为16％(质量)。HFO以如下方式散布在阴离子交换材料上。在室温和恒定搅拌下，将去离子水加入到阴离子交换材料中。此后，将硫酸铁(III)加入到得到的悬浮液中，并持续搅拌90分钟。此后，将氢氧化钠水溶液加入到该混合物中直到它的pH达到7。然后，将氯化钠的水溶液加入到得到的混合物中，并且持续搅拌30分钟。从悬浮液中分离固相，该固态为最终产物。根据申请US2011/0056887的混杂吸附剂具有对砷离子As(III)和As(V)的低吸附容量，因此该混杂吸附剂可用于其中砷浓度不超过10mg(As)/l的水和水溶液。根据专利US7,811,360(2010年10月12日公开，优先权2010年9月25日，InCВ01D53/04，申请人LANXESSDeutschlandGmbH(DE))，用于砷去除的混杂吸附剂从现有技术中已知。该吸附剂由呈细长颗粒或短纤维的HFO组成，特别是由羟基氧化物针铁矿α-FeO(OH)组成。该专利中给出了吸附剂的三种变体：分别为吸附剂1、吸附剂2和吸附剂3，以及它们生产的三种方法。吸附剂1由100％的针铁矿α-FeO(OH)组成，并且是呈短弹性纤维的聚集体的形式，这些短弹性纤维具有30-50nm的直径以及0.2mm至2mm的长度，具有高机械特性、抗压实、抗液压张力以及抗磨损和抗撕裂。吸附剂1通过以下方法制备。将硫酸亚铁(II)FeSO4溶于水中并将得到的溶液冷却至14℃。然后，将硫酸镁MgSO4·7H2O加入到得到的溶液中。将溶液在溶液温度14℃下均质化。然后，将氢氧化钠加入到该溶液中并且通过空气氧鼓泡氧化直到沉淀发生，沉淀物包含99.5％的针铁矿。将沉淀物倾析并压制。将沉淀物质压在具有7mm孔的金属压机上以形成最终吸附剂的细长颗粒或短纤维。将吸附剂纤维在带式干燥机上干燥至残余水分3％。吸附剂2由针铁矿α-FeO(OH)和氢氧化镁Mg(OH)2组成。吸附剂由分组成聚集体的短纤维组成，纤维通过无定形层彼此连接。吸附剂2通过以下方法制备。将50g/l的含有HFO氢氧化物-针铁矿α-FeO(OH)的悬浮液加入到MgSO4水溶液中。此后，在持续搅拌15分钟下将氢氧化钠添加到该溶液中。在nutsch过滤器上冲洗悬浮液，直到溶液的比电导率达到1mSm/sm，将沉淀物在干燥器中在75℃下干燥至残余水分2％。吸附剂3是聚集在致密聚集体中的呈非常短的针状晶体形式的100％针铁矿α-FeO(OH)。比表面积是102m2/g。吸附剂3通过将硫酸铝Al2(SO4)3溶液与针铁矿α-FeO(OH)在氢氧化钠溶液中混合而产生，其中进一步沉淀物倾析，进一步冲洗吸附剂并干燥吸附剂至残余水分不超过2％。针状晶体的尺寸为0.5-2mm。专利US7,811,360的吸附剂的主要缺点是低程度的砷As(III)和As(V)去除-对于每种砷类型和低砷As(III)和As(V)吸附动力学而言不超过50％。吸附剂1的吸附动力学：As(III)，例如NaAsO2浓度2.5mg/l是1.8mg(As3+)/g(FeO(OH))·h。As(V)，例如Na2НAsO4浓度2.9mg/l是1.5mg(As5+)/g(FeO(OH))·h。吸附剂2的吸附动力学：NaAsO2的As(III)浓度2.6mg/l是1.2mg(As3+)/g(FeO(OH))·h；...
【技术保护点】
1.一种混杂吸附剂，基于阴离子交换聚合物基质以及用于砷的选择性吸附的HFO，其特征在于，HFO作为颗粒存在于基质中，大多数的所述颗粒是无定形水铁矿，所述无定形水铁矿的分数为HFO总质量的不小于80％，优选大于90％。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170717 RU 20171254531.一种混杂吸附剂，基于阴离子交换聚合物基质以及用于砷的选择性吸附的HFO，其特征在于，HFO作为颗粒存在于基质中，大多数的所述颗粒是无定形水铁矿，所述无定形水铁矿的分数为HFO总质量的不小于80％，优选大于90％。
2.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶夫根尼娅·谢尔盖耶芙娜·瓦西里·叶娃，亚历山德罗·根纳德维奇·米蒂利内奥斯，尤里·叶夫根尼耶维奇·卡扎克维奇，尤利尔·阿纳托列芙娜·列米佐娃，
申请(专利权)人：伊莱克福有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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