一种水处理组合物包含氧化组分和吸附组分，其中的一种或两种组分含有纳米材料。所述纳米材料可以聚集成团，形成平均最大尺寸至少1微米的粒子。所述氧化组分包括含锰、银，和/或钛、锆、铝和/或铁的组合物。两种组分可以含有氧化物、氢氧化物或羟基氧化物，可以是掺杂组分。所述水处理组合物可用于至少部分去除水中的污染物，如砷、铅、汞、铬金属或其阳离子。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及对水的处理。更具体地说，本申请涉及去除水流中污染物的组合物和方法。
技术介绍
废水和天然水(如地表水或地下水)中可能溶有各种天然的和人为产生的无机物。为保护公众健康和环境质量，已经出台相关法规，对饮用水中存在的上述许多无机物和排放到天然水中的物质予以限制。很多地方将许多无机物的含量限定地非常低，如约2-50 微克/升(yg/L)目前可以供大型市政水处理设备使用而且较为经济的水处理方法例如有粒铁介质吸附法、改良絮凝/过滤法、反渗透超滤法、阴离子交换法、活性氧化铝吸附法、改性石灰软化处理、反向电渗析法和氧化/过滤法。但随着污染物的规定含量进一步降低，上面许多方法已不能满足要求。而且，也需要对这些技术加以改进，或者需要开发新技术，供小型水处理系统(如供25-10，000人社区用的系统)和末端净化(point-of-use)或全屋净化系统(point-of-entry)(如私人水井用)使用，进行低成本水处理。所以，本领域仍然需要改进去除水流中污染物的组合物和方法。
技术实现思路
本文公开的专利技术为水处理组合物。在一实施例中，水处理组合物包括氧化组分和吸附组分，其中一种组分含有或两种组分都含有纳米材料。在另一实施例中，所述水处理组合物包括含锰纳米组合物和纳米吸附组分，其中， 所述含锰纳米组合物和纳米吸附组分聚集成团，形成平均最大尺寸至少1微米的粒子。一种水处理方法包括将水与水处理组合物接触和至少部分去除水中污染物的步马聚ο下面通过附图和详细描述，举例说明本专利技术的上述和其他特征。 附图说明3现参见附图，这些附图属于典型实施例，其中近似特征用相同数字表示。图1是Mn02纳米粒子聚集成大量相互连接的纳米纤维的示意图，从(a)纳米粒子开始，然后形成(b)早期纳米纤维核，接着转变成(c)长纤维、(d)纤维束，最后完全形成 (e)鸟巢状超结构(superstructure)，这一结构又如(f)扫描电镜(SEM)图像所示。图2是两种不同MnA样品的X射线粉末衍射图谱；图3是室温和70°C合成的MnA的中孔大小分布图；图4是(a)室温和(b) 70°C合成的MnA的高分辨率扫描电镜(HR-SEM)图像；图5是(a)重新形成的粒度大于150微米的MnA粒子的光学显微镜图像和(b、c) 重新形成的MnA纳米纤维粒子的扫描电镜图像。图6是As (III)在pH约7. 5、不含任何干扰性还原剂的低溶解氧挑战水 (challenge water)中的氧化过程图；图7是As(III)在pH约7. 5、含干扰性还原剂!^e (II)的低溶解氧挑战水中的氧化过程图；图8是As(III)在pH约7. 5、含干扰性还原剂Mn(II)的低溶解氧挑战水中的氧化过程图；图9是As (III)在pH约7. 5、含干扰性还原剂硫化物的低溶解氧挑战水中的氧化过程图；图10是As (V)的吸附等温线；图11是Pb (II)的吸附等温线；图12是F^O3纳米样品的扫描电镜图像；图13是Mn掺杂纳米狗203样品的扫描电镜图像；图14是La掺杂纳米狗203样品的扫描电镜图像；图15是不同pH条件下R2O3-Mr^2复合介质的As (V)吸附等温线；图16是pH约7. 5时使用R2O3-Mr^2复合介质的全部砷、As (III)和As (V)的穿透曲线；图17是pH约6. 5时Fe2O3-MnO2复合介质和GFH的As (V)穿透曲线；图18是pH约7. 5时Fe2O3-MnO2复合介质和GFH的As (V)穿透曲线；图19是pH约8. 5时Fe2O3-MnO2复合介质和GFH的As (V)穿透曲线；图20是pH约7. 5时Fe2O3-MnO2复合介质的As (III)和As (V)穿透曲线；图21是pH约7. 5时Fe2O3-MnO2复合介质、Fe2O3和GFH的As (V)穿透曲线；图22是不同pH条件下R2O3-Mr^2复合介质的1 (II)吸附等温线；图23是pH约7. 5时R2O3-Mr^2复合介质的Pb (II)吸附等温线；图M是Ti (OH)4合成样品和Ti (OH)4热处理样品的X射线粉末衍射图谱；图25是& (OH) 4合成样品的X射线粉末衍射图谱；图沈是& (OH)4纳米样品的扫描电镜图像；图27是Mn掺杂Ir (OH) 4纳米样品的扫描电镜图像；图观是Mn掺杂Ti (OH)4纳米样品的扫描电镜图像；图四是不同pH条件下Mn掺杂rLx基吸附剂的As (V)吸附等温线；图30是不同pH条件下Mn掺杂Ti基吸附剂的As (V)吸附等温线；图31是不同pH条件下市售吸附剂GFO的As (V)吸附等温线；以及图32是pH约7. 5时Mn掺杂Ti基吸附剂和GFO的As (V)穿透曲线。具体实施例方式本文公开的专利技术为水处理组合物及制备和使用该水处理组合物的方法。该水处理组合物可用于去除水中的污染物。污染物具体包括砷、铅、铬、汞金属或其阳离子，或包括前述至少一种污染物的组合。与现有技术相比，所述水处理组合物主要含有氧化组分和吸附组分。所述氧化组分和/或吸附组分可以是具有纳米结构的组分。在一典型实施例中，所述氧化组分和吸附组分均为具有纳米结构的组分。本文中，“纳米结构”是指最大粒子尺寸约小于250纳米 (nm)的粒子。其中一种或两种含有纳米结构材料的氧化组分和吸附组分能聚集成团，形成平均最大尺寸至少1微米的粒子。所述氧化组分可以包括含锰、银和/或钛的组合物。合适的组合物包括锰、银或钛的氧化物、氢氧化物或羟基氧化物。所述吸附组分可以包括含钛、锆、铝和/或铁的组合物。 合适的组合物包括钛、锆、铝或铁的氧化物、氢氧化物或羟基氧化物。所述氧化组分可以是掺杂组分。另外或二者选其一，所述吸附组分也可以是掺杂组分。应注意，所述氧化组分和吸附组分必须含有不同的组合物。也就是说，虽然所述氧化组分和吸附组分中可能有部分成分或组成相同，但各组分的整个组合物必须是不同的。在一典型实施例中，所述氧化组分是锰氧化物、铁掺杂锰氧化物，或者包含前述至少一种的组合；所述吸附组分是铁氧化物、Mn或La掺杂铁氧化物、锆氢氧化物、Mn或!^e掺杂锆氢氧化物、钛氢氧化物、Mn或!^e掺杂钛氢氧化物，或者包含前述至少一种的组合。所述整个水处理组合物最好是含大量孔的多孔状结构，这样在处理水时，既允许待处理水从中流过，而且又能吸附其中的污染物。在一典型实施例中，所述氧化组分和吸附组分中的一种或两种组分为鸟巢状纤维结构，如图1(e)和(f)所示。可以将所述水处理组分置于载体上，和/或装到过滤设备内。本文公开的任一种水处理组合物的使用方法主要包括将水与所述水处理组合物接触，及至少部分去除水中的污染物。在一实施例中，至少部分去除污染物的步骤可以包括将污染物氧化以及将所氧化的污染物吸附的过程。污染物主要通过配体交换被吸附到所述水处理组合物上。由于这些污染物与水处理介质结合紧密，所以一旦介质的吸附容量耗尽后，可以作为无害垃圾废弃，这是本专利技术的一个优点。下面用非限制性实施例对本专利技术作进一步阐述。实施例1 二氧化锰纳米纤维的合成及特征分析MnSO4与KMnO4在酸性条件下反应，MnSO4被氧化成MnO2,见下式(1)。2KMn04+3MnS04+2H20 — 5Mn02 I +K2S本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧敏，王美东，丹尼·肖，丹尼斯·A·克利福德，
申请(专利权)人：英孚拉玛特公司，休斯顿大学，
类型：发明
国别省市：
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