專利名稱：一種去除水中亞硝酸根離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種去除水中亞硝酸根離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，具體涉及含亞硝酸根水體的處理，屬于環(huán)境保護(hù)中污水凈化處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
亞硝酸根是一種不穩(wěn)定的離子。隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，越來越多的地區(qū)受到亞硝酸根的污染。亞硝酸根可來源于多個(gè)方面，包括生活污水與垃圾糞便的下滲、化肥污染以及大氣氮氧化合物沉降污染等等。水中亞硝酸根污染對(duì)環(huán)境及生物的影響已經(jīng)得到人們的具識(shí)，不管是對(duì)人類本身，還是對(duì)動(dòng)物、植物都能造成直接或間接的危害。含高濃度亞硝酸鹽的地下水被飲用后，可使機(jī)體血液中的二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，結(jié)果血紅蛋白就轉(zhuǎn)變成為高鐵或變性血紅蛋白，從而喪失了攜帶氧的能力，使人和動(dòng)物體因缺氧而患高鐵(即變性) 血紅蛋白癥,導(dǎo)致智力低下,嚴(yán)重的可導(dǎo)致死亡。而作物從井灌水中吸收過量的亞硝酸鹽后，會(huì)引起各種病蟲害，并影響作物的質(zhì)量。過量的氮會(huì)降低糧食中氨基酸的含量和蛋白質(zhì)的質(zhì)量，從而影響人體健康。引用大量該類水灌溉菜田，會(huì)使蔬菜中亞硝酸鹽增高，人食用后就會(huì)引起中毒。因此，嚴(yán)格控制水體中亞硝酸根的含量顯得尤為必要。綜合目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，用于水中亞硝酸鹽的處理工藝有化學(xué)法、生物法及物理法等幾大類?；瘜W(xué)法包括氧化法和還原法兩種，物理法則包括膜分離法和離子交換法等等氧化法和還原法是目前國(guó)際上普遍采用的方法、具有設(shè)備簡(jiǎn)單、處理費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，但卻適用于含量較低、處理量較少的地下深井水中亞硝酸的處理。膜分離法也只適用于小型供水設(shè)施，并且費(fèi)用高，產(chǎn)生濃縮廢鹽水，存在二次污染問題。離子交換法，具有去除率高、可濃縮回收有用物質(zhì)以及操作控制容易等優(yōu)點(diǎn)，但目前應(yīng)用范圍還受到離子交換劑品種、性能、成本等的限制。生物處理法通常較慢且需回流，細(xì)菌的存活與生長(zhǎng)易受溫度和其它因素影響，并且處理過程中還產(chǎn)生大量生物污泥?？梢?，傳統(tǒng)方法并不理想。蛭石是一種天然無毒的礦物質(zhì)，在高溫作用下會(huì)膨脹的礦物，其結(jié)構(gòu)中存在可膨脹層間域，使其具有吸附性、膨脹性和離子交換性等特殊性能，因而在工業(yè)上得到極為廣泛的應(yīng)用?？蓪⑹榛谆S基氯化銨通過離子交換進(jìn)入層間域內(nèi)，形成有機(jī)插層蛭石。
氧合血紅蛋白是血紅蛋白和氧分子的結(jié)合物，為通過與氧可逆性結(jié)合而生成，血紅蛋白就是以這種形式運(yùn)輸氧氣。亞硝酸根可以被血紅蛋白吸附反應(yīng)，從而是血紅蛋白在體內(nèi)失去運(yùn)送氧的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是
針對(duì)當(dāng)前國(guó)際上普遍采用的氧化法和還原法適用范圍局限、處理量小的缺點(diǎn)，提供了一種新型的可高效去除水中亞硝酸根的方法。本發(fā)明的原理為
氧合血紅蛋白粘附于有機(jī)蛭石表面，可吸附水體中的亞硝酸根，亞硝酸根也就附著于有機(jī)蛭石表面。而改性后有機(jī)蛭石本身也具有吸附性，又會(huì)將其表面附著的亞硝酸根吸附到有機(jī)蛭石的插層中，達(dá)到穩(wěn)定。因此，氧合血紅蛋白-有機(jī)蛭石復(fù)合吸附材料可以有效并且穩(wěn)定地處理水中的亞硝酸根。本發(fā)明將產(chǎn)生的有益效果是
(1)根據(jù)本發(fā)明的目的和原理，本發(fā)明所具有的明顯的有益效果便是這種吸附材料對(duì)于亞硝酸根離子的吸附是穩(wěn)定的，不會(huì)存在吸附后脫落對(duì)水質(zhì)造成更嚴(yán)重的影響的現(xiàn)象并且，可大范圍應(yīng)用于亞硝酸根污水的處理
(2)本發(fā)明的復(fù)合吸附材料制備方法簡(jiǎn)單、成本低、吸附效率高、穩(wěn)定且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，會(huì)在實(shí)踐中不斷發(fā)展，有效控制污水中的亞硝酸根的含量，使其不再 成為人類及動(dòng)植物的生命健康的威脅。本發(fā)明提供了一種去除水中亞硝酸根離子的復(fù)合吸取附材料及其制備方法，其技術(shù)方案如下
(1)先取氧合血紅蛋白儲(chǔ)備液150 200ml，用30 50ml濃度為O.2 O. 4mol/L的檸檬酸緩沖液配置成氧合血紅蛋白溶液
(2)取改性后的有機(jī)蛭石5 15g,加至30 50ml的血紅蛋白溶液中，置于恒溫?fù)u床中，在溫度為40 50°C，轉(zhuǎn)速為200r/min條件下，充分震蕩接觸2h后.靜置Ih ;
(3)過濾后自然晾干，即可制得氧合血紅蛋白-有機(jī)蛭石復(fù)合吸附材料。所述的有機(jī)蛭石的改性方法為
(1)取天然蛭石40 50g,高溫煅燒制衆(zhòng),加至IOOmL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 10%的氫氧化鈣溶液中，同時(shí)加熱至60 70°C，并攪拌2h，過濾，在105°C下烘干，研磨，過100目篩；
(2)再取上述粉末15 25g，配置成5 15%的鈣基蛭石溶液后，加入5 IOg十二烷基二甲基芐基氯化銨，在60 70°C水浴中攪拌2 4h ;
(3)過濾之后在90 100°C下烘干，制得改性后的有機(jī)蛭石。本發(fā)明的具體應(yīng)用方法是取復(fù)合吸附材料15g，放到體積為500mL的亞硝酸根濃度為300mg/L污水中，調(diào)節(jié)pH為6. O,吸附2 4h后,測(cè)得污水中亞硝酸根的濃度均在I. Omg/L以下，達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
取天然蛭石40 50g，高溫煅燒制漿，加至IOOmL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 10%的氫氧化鈣溶液中，同時(shí)加熱至60 70°C，并攪拌2h，過濾，在105°C下烘干，研磨，過100目篩；再取上述粉末15 25g，配置成5 15%的鈣基蛭石溶液后，加入5 IOg十二烷基二甲基芐基氯化銨，在60 70°C水浴中攪拌2 4h ;過濾之后在90 100°C下烘干，制得改性后的有機(jī)蛭石；
取氧合血紅蛋白儲(chǔ)備液150 200ml,用30 50ml濃度為O. 2 O. 4mol/L的朽1檬酸緩沖液配置成氧合血紅蛋白溶液；取改性后的有機(jī)蛭石5 15g,加至30 50ml的血紅蛋白溶液中，置于恒溫?fù)u床中，在溫度為40 50°C，轉(zhuǎn)速為200r/min條件下，充分震蕩接觸2h后靜置Ih ;過濾后自然晾干，即可制得氧合血紅蛋白-有機(jī)蛭石復(fù)合吸附材料。實(shí)例I取天然蛭石40g，高溫煅燒制漿，加至IOOmL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈣溶液中，同時(shí)加熱至60°C，并攪拌2h，過濾，在105°C下烘干，研磨，過100目篩；再取上述粉末15g，配置成5%的鈣基蛭石溶液后，加入5g十二烷基二甲基芐基氯化銨，在60°C水浴中攪拌2h ;過濾之后在90°C下烘干，制得改性后的有機(jī)蛭石；
取氧合血紅蛋白儲(chǔ)備液150ml，用30ml濃度為O. 2mol/L的檸檬酸緩沖液配置成氧合血紅蛋白溶液；取改性后的有機(jī)蛭石5g,加至30ml的血紅蛋白溶液中，置于恒溫?fù)u床中，在溫度為40°C，轉(zhuǎn)速為200r/min條件下，充分震蕩接觸2h后，靜置Ih ;過濾后自然晾干，即可制得氧合血紅蛋白-有機(jī)蛭石復(fù)合吸附材料。取實(shí)例I復(fù)合吸附材料15g，放到體積為500mL的亞硝酸根濃度為300mg/L污水中，調(diào)節(jié)PH為6. O,吸附2h后，測(cè)得污水中亞硝酸根的濃度為O. 77mg/L，達(dá)標(biāo)排放。 實(shí)例2
取天然蛭石45g，高溫煅燒制漿，加至IOOmL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈣溶液中，同時(shí)加熱至65°C，并攪拌2h，過濾，在105°C下烘干，研磨，過100目篩；再取上述粉末20g，配置成10%的鈣基蛭石溶液后，加入Sg十二烷基二甲基芐基氯化銨，在65°C水浴中攪拌3h ；過濾之后在95°C下烘干，制得改性后的有機(jī)蛭石；
取氧合血紅蛋白儲(chǔ)備液175ml，用40ml濃度為O. 3mol/L的檸檬酸緩沖液配置成氧合血紅蛋白溶液；取改性后的有機(jī)蛭石10g，加至40ml的血紅蛋白溶液中，置于恒溫?fù)u床中，在濕度為45°C，轉(zhuǎn)速為200r/min條件下，充分震蕩接觸2h后，靜置Ih ;過濾后自然晾干，即可制得氧合血紅蛋白-有機(jī)蛭石復(fù)合吸附材料。取實(shí)例2復(fù)合吸附材料15g，放到體積為500mL的亞硝酸根濃度為300mg/L污水中，調(diào)節(jié)PH為6. O,吸附3h后，測(cè)得污水中亞硝酸根的的濃度為O. 25mg/L，達(dá)標(biāo)排放。實(shí)例3
取天然蛭石50g，高溫煅燒制漿，加至IOOmL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈣溶液中，同時(shí)加熱至70°C，并攪拌2h，過濾，在105°C下烘干，研磨，過100目篩；再取上述粉末25g，配置成15%的鈣基蛭石溶液后，加入IOg十二烷基二甲基芐基氯化銨，在70°C水浴中攪拌4h ；過濾之后在100°C下烘干，制得改性后的有機(jī)蛭石；
取氧合血紅蛋白儲(chǔ)備液200ml，用50ml濃度為O. 4mol/L的檸檬酸緩沖液配置成氧合血紅蛋白溶液；取改性后的有機(jī)蛭石15g,加至50ml的血紅蛋白溶液中，置于恒溫?fù)u床中，在溫度為50°C，轉(zhuǎn)速為200r/min條件下，充分震蕩接觸2h后，靜置Ih :過濾后自然晾干，即可制得氧合血紅蛋白-有機(jī)蛭石復(fù)合吸附材料。取實(shí)例3復(fù)合吸附材料15g，放到體積為500mL的亞硝酸根濃度為300mg/L污水中，調(diào)節(jié)PH為6. 0，吸附4h后，未檢測(cè)出污水中含有亞硝酸根離子，達(dá)標(biāo)排放。
權(quán)利要求
1.一種去除水中亞硝酸根離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于利用改性后的有機(jī)蛭石負(fù)載氧合血紅蛋白制備得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除水中亞硝酸根的離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于所述的有機(jī)蛭石的改性方法為 (1)取天然蛭石40 50g,高溫煅燒制衆(zhòng),加至IOOmL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 10%的氫氧化鈣溶液中，同時(shí)加熱至60 70°C，并攪拌2h，過濾，在105°C下烘干，研磨，過100目篩 (2)再取上述粉末15 25g，配置成5 15%的鈣基蛭石溶液后，加入5 IOg十二烷基二甲基芐基氯化銨，在60 70°C水浴中攪拌2 4h ; (3)過濾之后在90 100°C下烘干，制得改性后的有機(jī)蛭石。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除水中亞硝酸根離子的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于所述的氧合血紅蛋白-有機(jī)蛭石復(fù)合吸附材料的制備方法為 (1)先取氧合血紅蛋白儲(chǔ)備液150 200ml，用30 50ml濃度為O.2 O. 4mol/L的檸檬酸緩沖液配置成氧合血紅蛋白溶液 (2)取改性后的有機(jī)蛭石5 15g,加至30 50ml的血紅蛋白溶液中，置于恒溫?fù)u床中，在溫度為40 50°C，轉(zhuǎn)速為200r/min條件下，充分震蕩接觸2h后，靜置Ih : (3)過濾后自然晾干，即可制得氧合血紅蛋白-有機(jī)蛭石復(fù)合吸附材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除水中亞硝酸根離子的復(fù)合吸附材料，特別適用于深度處理含有亞硝酸根的水體。制備過程簡(jiǎn)單，將由十二烷基二甲基芐基氯化銨改性的有機(jī)蛭石，負(fù)載氧合血紅蛋白，制的氧合血紅蛋白-有機(jī)蛭石復(fù)合吸附材料。本發(fā)明應(yīng)用方法為取復(fù)合吸附材料15g，放到體積為500mL的亞硝酸根濃度為300mg/L污水中，調(diào)節(jié)pH為6.0，吸附2～4h后，再檢測(cè)污水中亞硝酸根的濃度，結(jié)果表明，經(jīng)本發(fā)明的復(fù)合吸附材料處理的污水均可達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明具有適用范圍廣、操作簡(jiǎn)單、去除效率高、處理過程穩(wěn)定等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J20/24GK102872815SQ20121032214
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者雷春生, 高玉梅, 雷思宇 申請(qǐng)人:常州大學(xué)