本发明专利技术公开了一种吸附饮用水中重金属和砷、氟的滤芯制备方法和应用，该制备方法包括如下步骤：选取椰壳颗粒活性炭进行预处理；用浸渍法在活性炭表面负载二氧化钛；将负载后的活性炭干燥得到吸附饮用水中重金属和砷、氟离子的滤芯；本发明专利技术还公开了滤芯的应用，将所述滤芯使用在过滤设备中用于吸附饮用水中重金属和砷、氟离子；通过负载TiO2从而提高活性炭吸附多种重金属离子和砷、氟离子的能力，达到国家饮用水标准，有利于保障居民的饮用水安全；通过常温将TiO2负载于活性炭上，显著降低了生产成本，方法简便，设备简单，易于推广。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种吸附饮用水中重金属和砷、氟的滤芯制备方法和应用，该制备方法包括如下步骤：选取椰壳颗粒活性炭进行预处理；用浸渍法在活性炭表面负载二氧化钛；将负载后的活性炭干燥得到吸附饮用水中重金属和砷、氟离子的滤芯；本专利技术还公开了滤芯的应用，将所述滤芯使用在过滤设备中用于吸附饮用水中重金属和砷、氟离子；通过负载TiO2从而提高活性炭吸附多种重金属离子和砷、氟离子的能力，达到国家饮用水标准，有利于保障居民的饮用水安全；通过常温将TiO2负载于活性炭上，显著降低了生产成本，方法简便，设备简单，易于推广。【专利说明】吸附饮用水中重金属和砷、氟的滤芯制备方法和应用
本专利技术属于水处理领域，具体涉及一种吸附饮用水中重金属和砷、氟的滤芯制备方法和应用，这种滤芯应用于各种饮用水处理设备，如家用饮水机等，也可以用于污水处理。
技术介绍
随着工农业生产和城市现代化的迅速发展，环境污染日益严重，其中重金属离子和砷、氟、汞等离子在环境中只能改变形态或被转移、稀释、积累，却不能降解和彻底消除，威胁着人类饮水安全和健康。因此，如何消除水中的有害重金属是迫在眉睫的环境问题。目前，处理重金属的方法有很多，包括:混凝沉淀法、吸附法、氧化法、离子交换法、膜分离法、生物方法、光化学技术等。但是对于饮用水的处理，由于这些有害离子的含量通常很低，所以很多方法的应用受到限制，如混凝沉淀法更适合于污水处理；氧化还原法必须连续使用而且一些氧化剂对水也存在污染；生物法需要较长时间才能见效；离子交换法和膜分离法成本较高；光催化法依赖光源等设备而且制备催化剂成本较高。目前饮用水的处理方法以吸附法，反渗透和超滤膜为主。由于重金属离子的体积较小，如果采用反渗透和超滤膜就需要孔径非常小，这样出水量也会减小，供水出现问题，同时成本也会提高。吸附法简单有效，成本低，适用于重金属离子和砷、氟、汞等离子的消除。活性炭作为一种优质吸附剂，具有独特的孔隙结构和表面官能团，其机械强度高，有足够的化学稳定性，并且可以耐酸、耐碱、耐热。在水处理过程中活性炭不仅能够除臭、除味、除色度，还可以去除OCPs (有机氯农药)、ABS (烷基苯磺酸钠、合成洗涤剂)等有机污染物，目前活性炭已成为应用广泛的水处理吸附剂之一。活性炭虽然可以用于各种重金属的共同去除，但吸附容量并不理想，需对活性炭改性。近年来，二氧化钛(TiO2)作为新型的催化剂和吸附剂，成为材料学、环境科学的一个研究热点；Ti02对许多金属离子具有较强的吸附能力；但是TiO2作为粉体单独使用，成本较高，而且难以回收。因此基于以上两点，TiO2需要载体负载。本专利利用活性炭(AC)负载TiO2构成Ti02/AC吸附剂，吸附重金属离子和砷、氟、汞等离子，保障居民的饮用水安全。经过专利检索，目前利用TiO2去除重金属离子和砷、氟、汞等离子的专利有很多，可以分为先催化氧化后吸附和直接吸附两大类。先催化氧化后吸附的方法需要TiO2具备较强的光催化能力以及催化所需的光照等条件，相比直接吸附较复杂。如申请号201010157248.0和201110402563.X的文献，都是先通过400度以上的高温制备TiO2,然后利用光电催化处理工业水和污泥。还有一些专利只是提到改进TiO2的制备方法来提高其光催化性能，如 200510049369.2,200610025568.4,200810034554.8,200910153373.1，201010017935.2,201010259771.4,201110004813.4,201110093927.0,201210270940.3，201210271973.X等，都是需要在400度以上的高温制备TiO20文献201210054103.7为水热法制备Ti02。文献201110328561.0需要在100°C?300°C，真空条件下烘干4h。总之，这些方法都需要比较高的合成条件和催化条件。对于直接吸附的方法大部分采用粉体直接吸附，这样在粉体回收时会有一定困难。文献 200910238505.0,201310013818.2 和 201110022984.X 采用沉淀法合成 TiO2 粉体用于吸附。文献201110066392.8利用水热法制备粉体，进行吸附。文献201010500917.X在合成粉体时需要灼烧，利用粉体进行吸附。对于直接吸附的方法也有负载在载体上吸附的文献。如200410099361.2利用蒙脱土高温烧结负载；201110258143.9以交联壳聚糖为基体，用交联剂粘合纳米TiO2和纳米Fe3O4粉体负载；201110341090.7水热法负载TiO2在活性炭上；200910223338.2通过高温焙烧将TiO2和氧化镧负载于活性炭上。这些方法中通过高温烧结会使成本升高，通过交联剂粘合以及水热法也会使操作变得复杂。本专利通过常温负载TiO2于活性炭上，显著降低了生产成本，方法更加简便，而且取得了很好的吸附效果。其原理在于吸附剂的吸附能力取决于吸附剂表面钛离子的数量，而不取决于TiO2的晶体结构。高温煅烧可以使TiO2形成锐钛矿型晶体，有助于光催化，但对于吸附而言影响不大。因此本专利去掉了高温煅烧过程，吸附效果依然显著。
技术实现思路
:本专利技术针对目前通用的家用净水设备的前三级(PP棉，颗粒活性炭和粉末活性炭)，对去除多种有害金属离子以及砷、氟、汞离子的效果不太理想问题，对其中的颗粒活性炭进行改性，负载TiO2使其具备高效去除饮用水中多种有害金属离子和砷、氟、汞离子的能力，而且制备过程简单，容易大规模生产，成本低廉。本专利技术提供一种吸附饮用水中重金属和砷、氟的滤芯制备方法包括如下步骤:(I)选取椰壳颗粒活性炭进行预处理；(2)用浸溃法在活性炭表面负载二氧化钛；(3)将负载后的活性炭干燥得到吸附饮用水中重金属和砷、氟的滤芯；(4)根据需要，重复上述步骤(2)和(3)进行多次负载。上述步骤(I)中，椰壳颗粒活性炭的预处理是用水煮沸或超声或酸洗，再用水洗涤，然后在95?104.5°C烘干。上述步骤(2)中在活性炭表面负载二氧化钛方法是:(a)将钛酸丁酯缓慢加入正在搅拌的无水乙醇和冰醋酸混合液，形成A液；同时将无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水混合，形成B液；将B液缓慢滴入A液，得到的混合液继续搅拌3小时、陈化12小时后得稳定、均匀、清澈透明的TiO2溶胶；所述A液中的钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸的摩尔比为1:26:12 ;B液中无水乙醇、冰醋酸、蒸馏水的摩尔比为34:9:36 ；(b)将预处理好的椰壳颗粒活性炭浸泡于陈化后的TiO2溶胶中进行负载30min，负载后活性炭与剩余的溶胶分离；负载前酞酸丁酯与活性炭的质量比为1:10。上述步骤(a)中，在B溶液中加入金属盐或非金属盐，调节TiO2的吸附性能，所加入的金属盐或非金属盐与钛酸丁酯的摩尔比为0.1?3%。所加入的金属盐或非金属盐为:ScCl3、Sc(NO3) 3、VCl5, V (NO3) 5、CrCl3.6H20、Cr (NO3) 3、MnCl2.6H20、Mn (NO3) 2.4H20、FeCl3.6Η20、Fe (NO3) 3、CoCl2.6Η20、Co (NO3) 2、NiCl2.6H2O, Ni (NO3)2' 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：魏志钢，袁建珍，尤灿，李隋亮，汤丽贤，邹燕娣，潘湛昌，胡光辉，梁凯，陈耀祖，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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