多功能水處理劑次氯酸鈉廠家在含砷廢水處理取得新進展

　　多功能水處理劑次氯酸鈉生產(chǎn)廠家在含砷廢水處理取得新進展。仁源水處理材料介紹了MIL-88A(Fe)及其負載在棉纖維上的環(huán)保制備方法，系統(tǒng)研究了幾種MIL-88A(Fe)材料對無機砷和有機砷的吸附性能。本文為MOF材料實現(xiàn)規(guī)模化處理含砷廢水的提供了新的思路。

　　引言

　　砷(As)廣泛應用于木材防腐劑，殺蟲劑，藥物，顏料行業(yè),是水環(huán)境中最危險的污染物之一。長期接觸砷污染的水可能導致腹瀉，肌肉無力，神經(jīng)系統(tǒng)疾病，心律不齊，免疫系統(tǒng)受損，癌癥，甚至死亡。

　　因此，世界衛(wèi)生組織(WHO)建議飲用水中的最大砷含量為10 μ/gL。通常，砷在水環(huán)境中主要以無機形式的As(V)，As(III)和有機化合物存在。

　　As(III)具有高毒性，其毒性比As(V)高60倍。有機砷如ASA和ROX被廣泛用作家禽飼料添加劑，它們排放到水和土壤中，最終可以轉化為劇毒的無機As(III)和As(V)化合物。

　　因此，無機和有機砷的去除是非常重要。到目前為止，已有許多技術用來去除水溶液中的砷，吸附技術具有成本低，操作簡單等特點，被認為是一種有前景的處理技術。吸附技術的關鍵在于吸附劑。常見的吸附劑，如活性炭，金屬氧化物和聚合物已被報道用于砷的脫除。

　　然而，這些吸附劑面臨著一些問題，如低吸附容量，吸附速度慢。因此，探索對水中的砷污染物具有超強去除效果的環(huán)保吸附劑仍具有挑戰(zhàn)性。

　　金屬有機框架(MOF)是由金屬模板和有機連接基組成的三維框架晶體材料，它具可控的孔隙率，超高比表面積，結構可調整性等特點。MOF在吸附、能量存儲、傳感、催化等領域已得到廣泛研究。

　　最近，許多MOF材料，如UiO-66，UiO-67-NH 2和MIL-100(Fe)在砷吸附的領域中取得了一些杰出的成就。目前，MIL-53(Fe)，MIL-88A(Fe)，MIL-88B(Fe)，MIL-100(Fe)和MIL-101(Fe)等鐵基MOF受到越來越多的關注。

　　由于出色的水和化學穩(wěn)定性，F(xiàn)e-MOF與砷污染物之間容易形成Fe-O-As配位作用，F(xiàn)e基MOF已被廣泛應用于砷的吸附。

　　然而，大多數(shù)MIL-88A(Fe)的合成方法都使用危險的有機溶劑并采用費時的水熱條件，限制了其廣泛應用。在先前的報道中，我們課題組開發(fā)了一種環(huán)保且高通量的合成方法，可以在室溫下合成MIL-88A(Fe)，這為用MIL-88A(Fe)進行低成本吸附去除各種砷污染物提供了可能性。

　　然而，由于溶液的流動可能會導致吸附劑的損失，因此很難實現(xiàn)連續(xù)的吸附去除。

　　本文中，通過后合成法和原位生長法在棉纖維上生長了水穩(wěn)定的MIL-88A(Fe)。MIL-88A(Fe)-棉纖維的間歇和連續(xù)吸附實驗表明，MIL-88A(Fe)-棉纖維復合材料對無機As(III)，無機As(V)，ASA和ROX具有優(yōu)異的吸附能力，并研究了其吸附動力學，熱力學，影響因素和機理。這項工作為吸附劑負載在天然棉等基質上從水中吸附環(huán)境污染物提供了一種新的可能。

　　圖文導讀

　　圖1 MIL-88A(Fe)的SEM(a-c)和TEM圖

　　圖2 MC-1(a-b)，MC-2(d-e)的SEM圖;MC-1(c)和MC-2(f)的EDS圖

　　圖3 MC-1和MC-2的XPS譜圖(a)，高分辨率C 1s(b)，O 1s(C)和Fe 2p圖

　　圖4 MIL-88A(Fe)對不同pH的砷污染物的吸附：(a) ROX, (b) ASA, (c) As(V), and (d) As(III)

　　圖5 MIL-88A(Fe)對純水、自來水、湖水和雨水中的砷吸附：(a) ROX, (b) ASA, (c) As(V), and (d) As(III)

　　圖6 (a)吸附前，(b)吸附As(V)后，(c)吸附As(III)后，(d)ASA吸附后和(e)ROX吸附后MIL-88A(Fe)的元素圖譜

　　圖7 MIL-88A(Fe)吸附ROX前后的(a)C 1s，(b)O 1s，以及(c)Fe 2p高分辨率XPS光譜

　　圖8 MIL-88A(Fe)與四種不同砷污染物之間的相互作用機理

　　圖9 MC-1對純水，自來水，湖水和雨水中的砷吸附性能：(a)ASA，(b)ROX，(c)As(V)和(d)As(III)

　　圖10 MC-2對純水，自來水，湖水和雨水中的砷吸附性能：(a)ASA，(b)ROX，(c)As(V)和(d)As(III)

　　圖11 (a)MIL-88A(Fe),(b)MC-1和(c)MC-2吸附后的殘留砷溶液;(d)吸附過程中溶液中鐵的濃度

　　圖12 (a)固定床柱吸附的研究設備和(b)ROX在MC-1上的穿透曲線

　　小結

　　總之，本文通過溫和的方法在室溫下合成了具有良好結晶的六角棒狀MIL-88A(Fe)，它對無機和有機砷污染物表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附能力。

　　MIL-88A(Fe)對As(III)，As(V)，ROX和ASA 的最大吸附容量分別為126.5、164.0、261.4和427.5 mg/g，高于大多數(shù)同類吸附劑。

　　四種砷在MIL-88A(Fe)上吸附遵循準二級動力學模型和Langmuir等溫線模型。MIL-88A(Fe)優(yōu)異的吸附性能歸因于砷污染物與MIL-88A(Fe)之間的強配位相互作用。

　　為了獲得良好的可回收性和便于分離，通過后合成方法和原位生長方法將MIL-88A(Fe)負載在棉纖維上，獲得了MC-1和MC-2復合材料，該復合材料對無機和無機纖維具有相同的優(yōu)異去除效率。柱吸附實驗進一步證明了MC-1和MC-2可規(guī)模化處理含砷廢水。

　　這項工作表明，MIL-88A(Fe)負載的棉纖維對實際水中的砷污染物的捕獲具有較大的應用前景。

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