專利名稱：一種去除水中碳酸根的復合吸附材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明是一種去除水中碳酸根的復合吸附材料及其制備方法，具體涉及含碳酸根污水的深度處理，屬于環(huán)境保護中污水凈化處理領域。
背景技術：
碳酸根是一種弱酸根，它不可避免的存在于各種水體中。在天然水中碳酸化合物的來源主要有空氣中二氧化碳的溶解，巖石中碳酸鹽和重碳酸鹽的溶解，以及水生動植物的新陳代謝，土壤及淤泥中有機物質(zhì)的生物氧化等。天然水體中的碳酸鹽含量差別很大，地下水碳酸鹽含量可高達數(shù)百毫克/升，大大高于地面水的碳酸鹽含量，有些地下礦泉水碳酸鹽含量甚至高達數(shù)克/升。碳酸鹽也可能是人工加入到某些特殊水體中的，如在有些工 業(yè)生產(chǎn)用水中會添加高濃度碳酸類化合物，其對水的軟化、除鹽以及冷卻水的防垢和防蝕處理影響很大。因此必須嚴格控制水中碳酸根的含量。目前，對水中碳酸根的研究較少，主要集中在對鉆井液中的碳酸根的處理。而處理鉆井液中的碳酸根則主要是化學法，可采用加石灰、石膏、氯化鈣等的方法提供鈣離子；該方法雖然簡便有效，但是一旦判斷不準確，加入的鈣離子的量不當，可能會導致鉆井液性能惡化。此外，也可以使用鹽酸或醋酸來除去水中碳酸根。強酸性的鹽酸雖可以有效去除碳酸根，但也可能會同時破壞水中各種礦物組分，弱酸性的醋酸雖不會破壞礦物組分，但可能無法將碳酸根徹底去除。因而傳統(tǒng)方法并不理想。水滑石類化合物是一類具有層狀結(jié)構(gòu)的陰離子黏土，這種物質(zhì)既具有離子可交換性又具有孔徑可調(diào)變的擇形吸附的催化性能，可廣泛的應用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥等各個領域。生蔥鱗莖內(nèi)膜為天然植物薄膜，其薄膜表面可以調(diào)節(jié)。生蔥鱗莖內(nèi)膜上的傳遞具有選擇性，可以同時作為離子交換膜和沉積界面，為具有不同形貌的碳酸鈣晶體提供大量成核位點。本發(fā)明利用一種生蔥鱗莖膜-水滑石復合吸附材料，使深度處理水中碳酸根不再是難題，既有效地去除了水中的碳酸恨離子，又避免引入新的離子而破換水體的其他組分，相比之下，具有明顯的優(yōu)勢和廣闊的應用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對兩種常用的處理碳酸根的試劑存在的缺點而提出的一種新思路，其是用鹽酸處理碳酸根時，會破壞礦物組分；其二是用醋酸根處理時，無法處理徹底。因此，提供一種避免上述缺點的方法就顯得尤為必要。本發(fā)明具有吸附效率高，操作簡單方便，成本低，不會引入新的離子，產(chǎn)物便于收集，處理過程無二次污染等特點。因此，先提出本發(fā)明的原理為
生蔥鱗莖內(nèi)膜具有選擇透過性，水中的碳酸根可自由通過。由于水滑石的吸附作用，大量碳酸根通過生蔥內(nèi)膜，與內(nèi)膜包裹的含有鈣離子的水滑石接觸反應，大分子產(chǎn)物無法通過生蔥鱗莖膜出去，被吸附在水滑石表面，或滯留在生蔥鱗莖內(nèi)膜提供的成核位點，或留在空隙中。從而達到了高效處理水中碳酸根的目的，且有效避免了上述兩種方法存在的問題參照上述的原理，提出本發(fā)明所采用的技術方案是
(1)先取新鮮生蔥100 120g，切出其根莖部分2 3cm，用去離子水反復沖洗3 5次，置于溶器是，加入300ml的去離子水，置于高速離心機中，在轉(zhuǎn)速為2500r/min條件下，離心30 40min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內(nèi)膜；
(2)再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內(nèi)膜15 25g置于容器中，用去離子水沖洗2 3次，加入到IOOmL質(zhì)量分數(shù)為20% 30%的草酸溶液中浸泡8 10h，自然晾干；
(3)最后將權利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜混合放置，向其中加入2 4ml去離子水，靜置3 5h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復合吸附材科。所述的水滑石的改性方法為
(1)取水滑石50 IOOg,加入200 300ml去離子水,利用超聲波分散30 40min后，攪拌懸液，過100目篩,放入烘箱(60 70°C )干燥I 2h ;
(2)再取上述烘干后的水滑石30 50g，放置于200 300ml氫氧化鈣溶液中，攪拌40 60min ；
(3)最后將上述混合物置于250°C馬弗爐中烘烤3 5h，制得改性水滑石。本發(fā)明的具體應用方法為
取復合吸附材料15g，投放到體積為500mL、碳酸根濃度為200mg/L污水中，調(diào)整pH為
7.0，靜置，吸附2 3個小時，測得污水中碳酸根的濃度在15mg/L以下，達到了地表水環(huán)境
質(zhì)量二級標準。嚴格依照本發(fā)明方法將達到的有益效果如下
(1)本發(fā)明的原料生蔥和水滑石都是常見的普通材料，極易獲得，對于國家和企業(yè)使用該種復合吸附材料將不會有資金和技術上的困難，使得這種復合吸附材料的推廣成為可倉泛;
(2)同時，由技術方案不難發(fā)現(xiàn)，生蔥鱗莖膜-水滑石這種復合吸附材料制備方法簡單、處理效率高，并且，由于生蔥鱗莖膜的包裹，大分子產(chǎn)物不會污染水體；
(3)此外，復合吸附材料完成對水中碳酸根的吸附之后，收集也是很重要的。在實際使用時，可以在投放之前，用網(wǎng)狀口袋來裝填復合吸附材料，再均勻投放并固定于待處理水體的各點上，從而方便收集。
具體實施例方式本發(fā)明采用的技術方案如下
取水滑石50 IOOg,加入200 300ml去離子水,利用超聲波分散30 40min后,攪拌懸液，過100目篩，放入烘箱(60 70°C )干燥I 2h ;再取上述烘干后的水滑石30 50g,放置于200 300ml氫氧化韓溶液中，攪拌40 60min ;最后將上述混合物置于250°C馬弗爐中烘烤3 5h，制得改性水滑石；
另一方面，先取新鮮生蔥100 120g，切出其根莖部分2 3cm，用去離子水反復沖洗3 5次,置于容器中，加入300ml的去離子水,置于高速離心機中，在轉(zhuǎn)速為2500r/min條件下，離心30 40min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內(nèi)膜；再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內(nèi)膜15 25g置于容器中，用去離子水沖洗2 3次，加入到IOOmL質(zhì)量分數(shù)為20% 30%的草酸溶液中浸泡8 10h，自然晾干；最后將權利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜混合放置，向其中加入2 4ml去離子水，靜置3 5h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復合吸附材料。下面結(jié)合實例對本發(fā)明作進一步詳細的描述。實例I
取水滑石50g,加入200ml去離子水,利用超聲波分散30min后,攪拌懸液,過100目篩，放入烘箱(60°C )干燥Ih :再取上述烘干后的水滑石30g，放置于200ml氫氧化鈣 溶液中，攪拌40min ;最后將上述混合物置于250°C馬弗爐中烘烤3h，制得改性水滑石；
另一方面，先取新鮮生蔥100g，切出其根莖部分2cm，用去離子水反復沖洗3次，置于容器中，加入300ml的去離子水,置于高速離心機中，在轉(zhuǎn)速為2500r/min條件下,離心30min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內(nèi)膜；再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內(nèi)膜15g置于容器中，用去離子水沖洗2次，加入到IOOmL質(zhì)量分數(shù)為20%的草酸溶液中浸泡8h，自然晾干；最后將權利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜混合放置，向其中加入2ml去離子水，靜置3h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復合吸附材料。取實例I中的復合吸附材料15g，投放到體積500mL、碳酸根濃度為200mg/l，污水中，調(diào)整PH為7. 0，靜置，吸附2個小時，測得污水中碳酸根的濃度為llmg/L，達到了地表水環(huán)境質(zhì)量二級標準。實例2
取水滑石75g,加入250ml去離子水,利用超聲波分散35min后,攪拌懸液,過100目篩，放入烘箱(65°C)干燥I. 5h ;再取上述烘干后的水滑石40g，放置于250ml氫氧化鈣溶液中，攪拌50min ;最后將上述混合物置于250°C馬弗爐中烘烤4h，制得改性水滑石；
另一方面，先取新鮮生蔥110g，切出其根莖部分2. 5cm，用去離子水反復沖洗4次，置于容器中。加入300ml的去離子水，置于高速離心機中，在轉(zhuǎn)速為2500r/min條件下，離心35min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內(nèi)膜；再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內(nèi)膜20g置于容器中，用去離子水沖洗3次，加入到IOOmL質(zhì)量分數(shù)為25%的草酸溶液中浸泡9h，自然晾干；最后將權利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜混合放置，向其中加入3ml去離子水，靜置4h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復合吸附材料。取實例2中的復合吸附材料15g，投放到體積為500mL、碳酸根濃度為200mg/l污水中，調(diào)整pH為7. 0，靜置，吸附3個小時，測得污水中酸酸根的濃度為8. 6mg/L，達到了地表水環(huán)境質(zhì)量二級標準。實例3
取水滑石IOOg,加入300ml去離子水,利用超聲波分散40min后,攪拌懸液,過100目篩，放入烘箱(70°C )十燥2h ;再取上述烘干后的水滑石50g，放置于300ml氫氧化鈣溶液中，攪拌60min ;最后將上述混合物置于250°C馬弗爐中烘烤5h，制得改性水滑石；
另一方面，先取新鮮生蔥120g，切出其根莖部分3cm，用去離子水反復沖洗5次，置于容器中，加入300ml的去離子水,置于高速離心機中，在轉(zhuǎn)速為2500r/min條件下,離心40min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內(nèi)膜；再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內(nèi)膜25g置于容器中，用去離子水沖洗3次,加入到100ml，質(zhì)量分數(shù)為30%的草酸溶液中浸泡10h，自然晾干最后將權利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜混合放置，向其中加入4ml去離子水，靜置5h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復合吸附材料。取實例3中的復合吸附材料15g，投放到體積為500mL、碳酸根濃度為200mg/L污水中，調(diào)整PH為7. 0，靜置，吸附4個小時，測得污水中碳酸根的濃度為5. 7mg/L，達到了地表水環(huán)境質(zhì)量二級標準。
權利要求
1.一種去除水中碳酸根的復合吸附材料及其制備方法，其特征在于復合吸附材料由改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜制備而在成。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種去除水中碳酸根的復合吸附材料及其制備方法，其特征在于所述的水滑石的改性方法為 (1)取水滑石50 IOOg,加入200 300ml去離子水,利用超聲波分散30 40min后，攪拌懸液，過100目篩,放入烘箱(60 70°C )干燥I 2h ; (2)再取上述烘干后的水滑石30 50g，放置于200 300ml氫氧化鈣溶液中，攪拌4060min ； (3)最后將上述混合物置于250°C馬弗爐中洪烤3 5h，制得改性水滑石。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種去除水中碳酸根的復合吸附材料及其制備方法，其特征在于所述的生蔥鱗莖膜-水滑石復合吸附材料的復合方法為 (1)先取新鮮生蔥100 120g，切出其根莖部分2 3cm，用去離子水反復沖洗3 5次，置于容器中，加入300ml的去離子水，置于高速離心機中，在轉(zhuǎn)速為2500r/min條件下，離心30 40min后過濾，得到的即為生蔥鱗莖內(nèi)膜； (2)再稱取上述提取到的生蔥鱗莖內(nèi)膜15 25g置于容器中，用去離子水沖洗2 3次，加入到IOOmL質(zhì)量分數(shù)為20% 30%的草酸溶液中浸泡8 10h，自然晾干； (3)最后將權利要求2中改性后的水滑石與生蔥鱗莖內(nèi)膜混合放置，向其中加入2 4ml去離子水，靜置3 5h，制得生蔥鱗莖膜-水滑石復合吸附材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除水中碳酸根的復合吸附材料及其制備方法，特別適用于深度處理含有碳酸根的污水。制備方法簡單，材料易得，只需提取生蔥鱗莖內(nèi)膜，包裹在用氫氧化鈣改性的水滑石的表面，即制得生蔥鱗莖內(nèi)膜-水滑石復合吸附材料；然后再取復合吸附材料15g，投放到500mL的碳酸根濃度為200mg/L污水中，調(diào)整pH為7.0，靜置，吸附2～3個小時后完成吸附；最后測得污水中碳酸根的濃度在15mg/L以下，達到了地表水環(huán)境質(zhì)量級標準，本實驗也達到了理想目標。此外，本發(fā)明還具有綠色環(huán)保、產(chǎn)物易于收集、不會引入新的離子、具有實際應用價值等特點。
文檔編號C02F1/28GK102872820SQ20121032216
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權日2012年8月28日
發(fā)明者雷春生, 高玉梅, 雷思宇 申請人:常州大學