除去重金屬用的以藻酸鹽膠為基礎的吸附劑的製作方法

2024-03-26 23:25:05 1

專利名稱：除去重金屬用的以藻酸鹽膠為基礎的吸附劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於淨化水除去大部分重金屬離子及臭味和不良氣味物質、有機毒性物質等等的藻酸鹽凝膠吸附劑。更具體地說，本發明涉及一種用在水淨化時除去重金屬離子的藻酸鹽膠吸附劑，通過在多價陽離子溶液中添加藻酸鹽溶液或含有活性炭的藻酸鹽溶液，由此形成藻酸鹽膠來製備藻酸鹽膠吸附劑。更準確地說，通過在多價陽離子溶液中添加藻酸鹽溶液，使藻酸與多價陽離子交聯，從而製備小球型藻酸鹽膠吸附劑。通過在藻酸鹽溶液中添加含有增粘劑的多價陽離子溶液，可製備出膠囊型藻酸鹽膠吸附劑。通過將藻酸鹽膠塗布在載體上，可製備出有塗層的藻酸鹽膠的吸附劑，其製備過程是將載體浸泡在藻酸鹽溶液中，並將載體浸泡在多價陽離子溶液中，然後乾燥載體，使藻酸鹽形成在其上。
由於飲用水、工業廢水或汙水常被重金屬離子、臭味和不良氣味物質、有機毒性物質等汙染，因此需要有效地進行淨化。
如果重金屬離子通過生態系統的食物鏈攝入人體，哪怕是很少的量，也不能從人體中去除，而會連續在人體中積累，這會在許多方面對人體的生理過程產生有害影響。
傳統的去除河流、地下水或廢水中重金屬離子的方法包括化學沉澱法、離子交換樹脂法、膜分離法等等。然而，在使用化學沉澱過程中，在淨化後產生的大量汙泥又造成了二次汙染，而且該方法不能有效地去除低濃度的重金屬離子。此外，在採用離子交換樹脂或膜分離去除重金屬離子的情況下，很難去除含有大量重金屬汙染物的汙水，而且處理費用昂貴。
近來，已有效地研製出採用活性微生物除去重金屬離子的生物技術，作為解決上述問題的替代方法，並迅速在相關領域發展起來。主要研究出了用活生物吸附重金屬離子的微生物學方法，甚至採用來源於植物和動物的聚合物也可以。這基於以下事實，即來源於天然物質的某些微生物具有吸附和除去重金屬離子的能力。在研究中最常用的微生物是藻類。由於藻類的優點是自然界中最大量存在。而且由於它有陽光作為能源就能生長，無需有機碳源，在商業生產的情況下，能夠簡便而便宜地大規模生產。
通常，主要通過將藻類的整個細胞固定到如矽膠的載體中，來製備用於除去重金屬離子的藻類吸附劑。美國專利5,055,402所述的方法是通過將整個微生物尤其是藻類的細胞固定到載體中，提取或除去重金屬離子的一個典型實例。在該專利中，固定步驟對從除去重金屬離子的淨化後的水中簡易分離整個藻類細胞是必不可少的。雖然在實驗室通過過濾或離心分離，可從液態的淨化水中分離出固態藻類，但是對工業過程很難採用過濾或離心分離法。
另一方面，製備吸附劑的固定步驟還會產生後續困難，並且固定該組分會對用微生物淨化水產生額外費用。也就是說，固定的結果會使藻類的吸附能力降低，並且在水淨化過程的中期，藻類就從該固定載體上被解吸下來。此外，由於用於淨化水的藻類不是商業有售的，因此其價格很不合理，而且，由於藻類細胞能釋放出彩色成分，在與水接觸的情況下會散布異常氣味。
已知藻類細胞膜的成分主要參與了表現藻類吸附重金屬離子的性質。構成藻類細胞膜成分中的一種成分是藻酸。此外，還知道藻酸的分子量為240,000，且吸附水的容量比其重量大200-300倍。雖然它在化學上屬於碳水化合物，但由於含有羧基的像天然聚合物的陰離子，所以藻酸能通過採用如離子交換法來吸附重金屬陽離子。韓國公開專利95-17756公開了利用藻酸鹽吸附重金屬離子的性質、用藻酸鹽來除去重金屬離子的方法。此外，該發明專利還公開了一種由反應器和過濾器組成的系統，反應器用於攪拌淨化組合物與含重金屬離子溶液的混合物，過濾器用於通過過濾分離金屬離子，當然不再考慮固定過程。然而，採用這種分離過程的方法太昂貴，不適於在大規模水淨化過程中應用。此外，由於藻酸鈉有高的吸附特性，在水淨化過程中，通過吸附處理水，會增加處理水的粘度，使分離過程很難進行。
在水淨化過程中，不能通過微生物如藻類除去的不可分解物質可通過裝有活性炭的吸附裝置除去。此外，在某種情況下，可將活性炭粉末加到化學沉澱淨化過程中期的混合物中。
為了處理被重金屬汙染的水，有效的淨化方法包括微生物處理法、物理化學淨化法，和不用微生物處理的活性炭淨化法。由於在化學工業上要生產各種各樣的原材料，所以來自化工廠的廢水也是各種各樣的。因此，廢水的組分和濃度也是多種多樣的。由於有多種不能被生物分解的物質或有機有毒物質，所以在化學工程中，有很多可以利用活性炭吸附法特性的場合。
通常，為了除去處理水中的重金屬離子和有機有毒物質已採用兩步法。然而，不能很好地除去重金屬離子。此外，兩步法本身很昂貴且無效。因此，需要研製一種淨化水中成分的方法，以有效地除去重金屬離子和有機有毒物質。
常規方法中還包括使用作為淨化器區域中淨化水中成分的反滲透壓力膜，以除去飲用水中的汙染物質。然而，該方法的缺點是，反滲透壓力膜在除去所有重金屬離子和有機物的同時，還除去了許多對人體有用的礦物質成分，如鈣、鉀、鎂和鈉等。這是因為反滲透壓力膜對這些成分沒有選擇性。此外，由於淨化水的流速低，儲水器容易被細菌汙染，由於反滲透需要專門設備，其造價昂貴。
近來，為了克服使用反滲透壓力膜法的缺點，廣泛開發了一種能以直接與水管相連方式被使用的淨水器。作為水淨化器的水淨化設備，它有裝有中空纖維膜和活性炭的筒體(見韓國公開專利號為92-11300和95-16813的專利)，和裝有離子交換樹脂及活性炭的筒體等(見韓國公開專利號為94-13575的專利)。
在使用裝有中空纖維膜和活性炭的筒體的情況下，存在著重金屬離子去除率低的問題。此外，在使用與淨水器相連的裝有離子交換樹脂和活性炭的筒體的情況下，存在著淨化費用昂貴和對金屬離子無選擇性的問題。
因此，本發明人研究了藻酸鹽膠，用於有效地、有選擇地除去在淨水器以及被重金屬汙染的水體中的重金屬離子和有機有毒物質。
本發明的目的是提供一種用於在水淨化過程中除去重金屬離子的藻酸鹽膠吸附劑。
本發明的另一個目的是提供一種用於淨化水的藻酸鹽膠吸附劑，它能夠被製備成小球型、膠型或塗層型的藻酸鹽膠吸附劑。
本發明的再一個目的是提供一種用於淨化水的藻酸鹽膠吸附劑，通過製備薄藻酸鹽膠吸附劑，能夠加速水淨化速度。
本發明的再一個目的是提供一種用於淨化水的藻酸鹽膠吸附劑，通過解吸從藻酸鹽膠上除去重金屬離子後，可使這種吸附劑被循環使用。
本發明的再一個目的是提供一種用於淨化水的藻酸鹽膠吸附劑，它能夠以易於處理的乾燥狀態儲存。
本發明的再一個目的是提供一種用於淨化水的藻酸鹽膠吸附劑，它能選擇易用於水淨化過程的載體。
本發明的再一個目的是提供一種用於淨化水的藻酸鹽膠吸附劑，它能夠保持有足夠高的機械強度。
本發明的再一個目的是提供一種用於淨化水的藻酸鹽膠吸附劑，它還含有活性炭，能同時除去在汙水中的重金屬離子和有機毒性物質。
本發明的再一個目的是提供一種用於淨化水的藻酸鹽膠吸附劑，它能用作淨水器的過濾器填料，以及可間歇式和連續式的廢水淨化過程。
本發明的另一個目的是提供一種製備用於淨化水的藻酸鹽吸附劑的方法。
根據隨後的說明和所附的權利要求書，能夠清楚地了解本發明的其它目的和優點。
根據本發明，通過在多價陽離子溶液中滴加0.1-5wt％的藻酸鹽溶液，由此使藻酸與多價陽離子交聯，可製備出用於淨化水時除去重金屬離子的藻酸鹽膠吸附劑。
通過在多價陽離子溶液中滴加0.1-10wt％藻酸鹽與0.1-10wt％活性炭粉末的混合溶液，由此使藻酸與多價陽離子交聯，以便將多價陽離子固定在含有活性炭的藻酸上，可製備出一種用於淨化水的含有活性炭的藻酸鹽膠吸附劑，也就是說，活性炭/藻酸鹽膠吸附劑，它能同時除去重金屬離子和有機有毒物質。
該多價陽離子溶液選自由氯化鈣(CaCl2)、氯化鍶(SrCl2)、氯化鋇(BaCl2)和氯化鋁(AlCl3)組成的組。使用的多價陽離子溶液濃度是0.1-50wt％，優選的是0.5-10wt％。
可將藻酸鹽膠吸附劑製備成小球型和膠囊型。此外，通過將藻酸鹽膠塗布在如紙、木板和織物等載體上，可製備出平板型或薄膜型的塗藻酸鹽膠的吸附劑。用於淨化水的藻酸鹽膠吸附劑可應用於淨水器以及廢水處理過程中。
通過將載體浸泡在0.05-5wt％的藻酸鹽溶液中，由此使載體可均勻吸附藻酸鹽溶液，將載體浸泡在多價陽離子溶液中，由此使藻酸鹽膠在載體表面形成，然後乾燥有藻酸鹽膠形成在其上的載體，可製備出塗布在載體上的藻酸鹽膠。
根據本發明，通過在水淨化過程中使用後進行解吸，可回收使用藻酸鹽膠吸附劑。
下面將參照附圖描述本發明的內容

圖1是根據本發明的實施例，使用具有大表面積的藻酸鹽膠吸附劑淨化水的過程的示意圖；圖2(A)是將常規使用的濾紙表面放大到2500倍的照片，圖2(B)是將根據本發明的實施例在其上形成有藻酸鹽膠的濾紙表面放大到2500倍的照片；圖3(A)是根據本發明實施例，將含有活性炭的藻酸鹽膠吸附劑的球面放大到33倍的電子顯微照片；圖3(B)是將球面放大到1000倍的電子顯微照片；圖4(A)是根據本發明實施例，將含有其表面被塗布的活性炭的藻酸鹽膠吸附劑的球面放大到33倍的電子顯微照片，圖4(B)是將球面放大到300倍的電子顯微照片。
圖5是表示根據本發明的實施例的小球型、膠囊型和有藻酸鹽膠塗層的織物型吸附劑被重複使用10次從處理過的水中被提取的重金屬離子量的曲線圖。
能夠吸附重金屬離子的藻酸是下列通式(Ⅰ)所表示的線性聚合物
其中G是葡糖醛酸，M是甘露糖醛酸。
根據本發明，通過在多價陽離子溶液中滴加0.1-10wt％的藻酸鹽溶液，可製備出用於除去重金屬離子的藻酸鹽膠吸附劑。
在本發明中的酸式藻酸鹽能被用作藻酸鹽。優選地使用藻酸鈉。多價陽離子溶液選自由氯化鈣(CaCl2)、氯化鍶(SrCl2)、氯化鋇(BaCl2)和氯化鋁(AlCl3)組成的組。本發明中，多價陽離子溶液的濃度是0.1-50wt％，優選的是0.5-10wt％。
可將本發明的藻酸鹽膠吸附劑製備成小球型或膠囊型的藻酸鹽膠吸附劑。此外，通過將藻酸鹽膠塗覆在如紙、木板和織物等載體表面上，可製備出平板型或薄膜型的有藻酸鹽膠塗層的吸附劑。無論製成那種類型，藻酸鹽膠吸附劑的厚度越薄，除去重金屬離子的吸附速度越快。
通過在多價離子溶液中滴加0.1-10wt％的藻酸鹽溶液，由此使藻酸與多價陽離子交聯，可製備出小球型的藻酸鹽膠吸附劑，它有製備方法簡單、容易用到吸附柱的優點。
通過進一步乾燥小球型的藻酸鹽膠吸附劑可製備出幹小球型的藻酸鹽膠吸附劑。在製備幹小球型藻酸鹽膠吸附劑的過程中，如果將含有澱粉、木粉和泥渣粉的藻酸鹽溶液加到多價陽離子溶液中，能使幹小球型的藻酸鹽膠吸附劑長時間地保持球形，並且以乾燥狀態易於處理和儲存。
通過將含有增粘劑的多價陽離子溶液滴加到0.1-5wt％的藻酸鹽溶液中，可製備出膠囊型的藻酸鹽膠吸附劑。尤其是，膠囊型的藻酸鹽膠吸附劑有很高的吸附容量，例如，小球型和塗層型的藻酸鹽膠吸附劑的情況下，其對鉛的吸附量是500mg/g，而在膠囊型的藻酸鹽膠吸附劑的情況下，其對鉛的吸附量為1500mg/g。
通過將載體浸泡在0.05-5wt％的藻酸鹽溶液中，由此使載體可均勻吸附藻酸鹽溶液，將載體浸泡在多價陽離子溶液中，由此使藻酸鹽膠在載體表面形成，然後乾燥有藻酸鹽膠在其上形成的載體，可製備出塗布在載體上的藻酸鹽膠吸附劑。優選地使用紙、木板和織物。其原因是在水淨化過程中，由於在膠和載體的糖之間形成了範德瓦耳斯鍵或氫鍵，藻酸鹽膠不會與載體分離。
通過使用在載體表面塗布藻酸鹽膠的方法，可能得到薄型的藻酸鹽膠吸附劑，通過防止擴散速度受阻擋，可加速水處理過程。此外，薄型藻酸鹽膠吸附劑能以乾燥狀態被使用，這種吸附劑易於被處理。而且，有選擇地將載體製備成易於用於每一種水淨化過程的形式，並通過轉動一個旋轉板，可實施水淨化過程，幾個藻酸鹽膠吸附劑以特定的間距被粘結在一起。
根據本發明，藻酸鹽膠吸附劑可用於同時吸附重金屬離子和有機化學物質，它是通過在多價陽離子溶液中加入含有吸附容量的材料的溶液而製成的。該材料有代表性的例子是沸石和活性炭粉末。
含有活性炭的藻酸鹽膠吸附劑能被用於同時除去重金屬離子和有機有毒物質。通過在多價陽離子溶液中滴加0.1-10wt％藻酸鹽與0.1-10wt％活性炭粉末的混合溶液，由此使藻酸鹽與多價陽離子交聯，可製備出活性炭/藻酸鹽膠吸附劑。
通過將藻酸鹽膠吸附劑表面浸泡在0.05-5wt％的藻酸鹽溶液中，並在多價陽離子溶液中浸泡藻酸鹽膠吸附劑，可製備出活性炭/藻酸鹽膠吸附劑。有塗層的活性面/藻酸鹽膠的吸附劑可防止組分中活性炭粉末的流出，並能增加對重金屬離子的吸附容量。活性炭/藻酸鹽膠吸附劑的尺寸越小，通過吸附除去有機有毒物質和重金屬離子等的速度就越快。
根據本發明，藻酸鹽膠吸附劑可用於間歇工藝或連續工藝如吸附柱。尤其是，活性炭/藻酸鹽膠吸附劑主要可用於淨水器的過濾器的填料。
在本發明中，藻酸鹽膠吸附劑可有效地用於除去水系中有毒的重金屬離子。在使用常規反滲透壓力膜除去有毒重金屬離子的情況下，該方法可提取出所有的有機物質、無機金屬離子等等。由於它沒有選擇性，它除去多種礦物質成分，如鈣、鉀、鎂、鈉等等。然而，本發明的藻酸鹽膠吸附劑具有選擇吸附特性，它只除去重金屬離子，而不會除去礦物質成分。藻酸鹽膠吸附劑還能用於回收貴重金屬離子如金、鉑、鈾等。
此外，在使用活性炭/藻酸鹽膠吸附劑的情況下，通過這種活性炭/藻酸鹽膠吸附劑，能同時除去重金屬離子和有機有毒物質。該活性炭/藻酸鹽膠吸附劑能以乾燥狀態保存，並易於用作柱的填料。此外，還可以回收活性炭/藻酸鹽膠吸附劑。
通過在淨水工藝使用後進行解吸過程，可回收本發明的藻酸鹽膠吸附劑。硝酸、鹽酸或硫酸都可用作解吸劑。
通過參照下列實施例，能更好地理解本發明，實施例只是為了說明本發明，無論如何它不能限制本發明的範圍，本發明的範圍被所附的權利要求書所限定。
實施例1-5小球型藻酸鹽膠吸附劑的製備將1ml1wt％藻酸鈉溶液加到1wt％的氯化鈣(CaCl2)溶液中，用普通方法製備實施例1的小球型藻酸鹽膠吸附劑，其直徑為2.5-3.0mm。
除了採用3ml1wt％的藻酸鈉溶液以外，其餘按與實施例1相同的方式製備實施例2的小球型藻酸鹽膠吸附劑。
除了採用100ml1wt％的藻酸鈉溶液以外，其餘按與實施例1相同的方式製備實施例3的小球型藻酸鹽膠吸附劑。
將50ml2wt％的藻酸鈉溶液加到5wt％的氯化鈣(CaCl2)溶液中，以製備實施例4的小球型藻酸鹽膠吸附劑，其直徑為4.2mm。
將50ml1wt％的藻酸鈉溶液與1wt％的氯化鈣(CaCl2)溶液相混合，製備小球型藻酸鹽膠吸附劑，對製得的吸附劑進行乾燥，製備實施例5的乾燥的小球型藻酸鹽膠吸附劑，其直徑為1.0mm。
實施例6-7膠囊型藻酸鹽膠吸附劑的製備將1ml含有1.3wt％氯化鈣(CaCl2)和0.26wt％黃原膠的混合溶液加到0.5wt％的藻酸鈉溶液中，以製備2克實施例6的膠囊型藻酸鹽膠吸附劑，其直徑約為4.0mm。
除了採用3ml氯化鈣(CaCl2)與黃原膠的混合溶液以外，其餘按實施例6所述的相同方式，製備實施例7的膠囊型藻酸鹽膠吸附劑。
實施例8-11塗布有藻酸鹽膠吸附劑的製備將直徑為55mm的濾紙浸泡在0.5wt％的藻酸鈉溶液中，以均勻吸附0.75g的藻酸鈉溶液，然後將其浸泡在1.0wt％的氯化鈣(CaCl2)溶液中，藻酸鹽膠在濾紙表面生成。通過乾燥上述濾紙製備實施例8的塗布有藻酸鹽膠的吸附劑。圖2(A)是放大了2500倍的實施例8所用濾紙表面的照片，圖2(B)是當藻酸鹽溶液在實施例8的濾紙表面上生成藻酸鹽膠之後，乾燥濾紙表面被放大2500倍的照片。
除了在濾紙上吸附0.55g藻酸鈉溶液以外，其餘按實施例8所述的相同方式製備實施例9的塗布有藻酸鹽膠紙的吸附劑。
除了採用100％的被切成5cm2大小的棉織物以外，其餘按實施例8所述的相同方式，通過在織物上生成藻酸鹽膠，製備實施例10的塗布有藻酸鹽膠織物的吸附劑。
除了用被切成5cm2大小100％的棉織物吸收1.0g藻酸鈉以外，其餘按實施例8所述的相同方式，通過在織物上生成藻酸鹽膠來製備實施例11的塗布有藻酸鹽膠織物的吸附劑。
實施例12-14小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑的製備將1wt％藻酸鈉與4wt％活性炭粉末的混合溶液滴加到氯化鈣(CaCl2)溶液中，製備小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑。通過在60℃的溫度下乾燥小球，製備實施例12的活性炭/藻酸鹽膠吸附劑，其直徑約為1.7mm。圖3(A)是製備的小球表面放大33倍的電子顯微照片，圖3(B)是小球表面放大1000倍的電子顯微照片。
除了採用1wt％藻酸鈉與1wt％活性炭粉末的混合溶液以外，其餘按實施例12所述的相同方式製備實施例13的小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑，其直徑為約1.0mm。
除了採用1wt％藻酸鈉與2wt％活性炭粉末的混合溶液和其小球直徑約為1.4mm以外，其餘按實施例12所述的相同方式製備實施例14的小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑。
實施例15-16塗布有活性炭/藻酸鹽膠吸附劑的製備將用實施例12方法製備的小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑浸泡在0.2wt％的藻酸鈉溶液中，使其表面溼潤，然後浸泡在CaCl2溶液中。通過在60℃的溫度下乾燥該小球，得到實施例15的小球型塗布有活性炭/藻酸鹽膠的吸附劑。圖4(A)是用該方法製得的小球表面放大33倍的電子顯微照片，圖4(B)是小球表面放大300倍的電子顯微照片。
將用實施例13方法製備的小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑浸泡在0.2wt％的藻酸鈉溶液中，使其表面溼潤，然後浸泡在CaCl2溶液中。通過在60℃的溫度下乾燥該小球，得到實施例16的小球型塗布有活性炭/藻酸鹽膠的吸附劑。
藻酸鹽膠吸附劑的鉛吸附實驗將實施例1的小球型藻酸鹽膠吸附劑和實施例6的膠囊藻酸鹽膠吸附劑，加到盛有100ml鉛溶液(200ppm)的愛倫美氏燒瓶中，並在室溫(25℃)下進行攪拌。在每10、60、180和300分鐘測量小球型藻酸鹽膠吸附劑吸附的鉛量，結果列於表1中。
按如上所述相同的方式，用一對實施例8的塗布有藻酸鹽的紙吸附劑和一對實施例10的塗布有藻酸鹽膠的織物吸附劑進行鉛吸附實驗。結果示於表1中。
用Pb(NO3)2製備鉛溶液，在用蒸餾水將樣品稀釋20倍後，通過原子吸收分析儀測量鉛濃度。
表1(單位ppm)藻酸鹽膠吸附劑 0 10 60 180300(分)小球型(實施例1)200196167155154膠囊型(實施例6)200181143126123紙(實施例8)200174172170170織物(實施例10) 200162159159159小球型藻酸鹽膠吸附劑的重金屬離子吸附實驗將實施例3的小球型藻酸鹽膠吸附劑加到500ml含有如鉛、鉻、鎘、錳、鐵、鋅和銅重金屬離子的溶液中。在室溫(25℃)下對混合物進行攪拌。在取50ml的樣品後，在每一個10、60、180和300分鐘，用原子吸收分析儀測量重金屬離子的濃度，結果列於表2中。
表2(單位ppm)初始濃度 10min 60min300minPb 0.600.040.00 0.00Cr+60.900.760.74 0.70Cd 0.165 0.060.03 0.02Mn 1.040.700.53 0.52Fe+30.930.340.17 0.05Zn 5.313.061.83 1.73Cu 5.331.570.47 0.34塗布有藻酸鹽膠紙吸附劑的鉛吸附實驗將三張實施例9的塗布有藻酸鹽膠紙吸附劑放到盛有100ml鉛溶液(20ppm)的燒瓶中，攪拌10分鐘，使之吸附鉛離子。在將紙從溶液中被取出後，接著將另三張塗布有藻酸鹽膠紙吸附劑加到鉛溶液中，並重複進行該處理。
通過第一組三張塗布有藻酸鹽膠紙吸附劑的吸附，鉛溶液的濃度從20ppm降低到6.2ppm。通過第二組三張紙的吸附，鉛溶液的濃度從6.2ppm降低到2.2ppm。通過最後一組三張紙的吸附，鉛溶液的濃度降低到0.78ppm。
小球型藻酸鹽膠吸附劑填料柱的吸附實驗將實施例4的小球型藻酸鹽膠吸附劑裝填到玻璃柱(9cm×1.8cm)中，使1000ml鉛溶液以2.3ml/min的流速從底部向上流動。在穿過裝填在玻璃柱中的小球型藻酸鹽膠吸附劑，將鉛去除到某種程度之後，按每一份為13ml收集排放的溶液。然後，將收集到的每一份鉛溶液稀釋20倍，用原子吸收分析儀來測量鉛離子的濃度。結果列於表3中。
表3(單位ppm)樣品號鉛濃度樣品號鉛濃度樣品號鉛濃度1 51167346863 68217451895 69267656917 69317961939 693681669611 714183719876100活性炭/藻酸鹽膠吸附劑填料柱的吸附實驗根據實施例15將27克的小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑裝填到圓柱(23.7cm×2.8cm)中，使鉛處理水以5ml/min的流速穿過填料柱。在穿過裝填在玻璃柱中的小球型藻酸酸鹽膠吸附劑，將鉛去除到某種程度之後，收集排放的溶液。然後，將每一份收集的鉛溶液稀釋20倍，用原子吸收分析儀測量鉛離子的濃度。結果列於表4中。
表4(ppm)時間(小時)Cd Cu Mn Zn Pb05.00 4.94 5.98 4.92 4.8310.00 0.02 0.00 0.00 0.0020.00 0.02 0.02 0.01 0.0030.00 0.01 0.04 0.00 0.0040.00 0.01 0.07 0.00 0.0050.00 0.01 0.11 0.00 0.0060.00 0.01 0.16 0.00 0.0070.00 0.02 0.22 0.03 0.0080.00 0.03 0.21 0.01 0.0090.00 0.03 0.29 0.00 0.0010 0.00 0.03 0.36 0.00 0.0011 0.00 0.03 0.43 0.01 0.0012 0.00 0.04 0.47 0.00 0.00米用小球型藻酸鹽膠吸附劑和活性炭/藻酸鹽膠吸附劑吸附重金屬和礦物質的實驗；將實施例3的小球型藻酸鹽膠吸附劑和實施例15的小球型塗布有藻酸鹽膠的吸附劑分別放入500ml含有重金屬離子和礦物質的溶液中，攪拌使之吸收重金屬離子或礦物質。用原子吸收分析儀測量每一份樣品的金屬離子濃度，結果列於表5中。
表5
*在去除率中負號(-)表示該礦物質組分的濃度增加了。
活性炭/藻酸鹽膠吸附劑對有機物的吸附實驗根據實施例12將1克的小球型塗布有藻酸鹽膠的吸附劑加到100ml分別含有50ppm苯甲酸、對甲苯甲酸和間苯二酸的溶液中，並進行攪拌使其吸附。結果列於表6中。
表6時間(h)苯甲酸(ppm)間苯二酸(ppm)對甲苯甲酸(ppm)0 50.0 50.0 50.01 8.812.3 8.23 6.29.4 2.9用活性炭/藻酸鹽膠吸附劑對有機物和重金屬離子的吸附實驗將在實施例5中的0.5克乾燥後的小球型藻酸鹽膠的吸附劑，和在實施例12、13和14中的0.5克的小球型塗布有活性炭/藻酸鹽膠的吸附劑加到500ml(濃度為5ppm)分別含有對甲苯甲酸和含有諸如Pb、Cu、Cd、Zn和Mn的重金屬離子的溶液中。在攪拌直至該混合物達到吸附平衡後，對各種物質的濃度進行測量，結果列於表7中。
表7
如表7所示，在使用活性炭的情況下，即使對對甲苯甲酸有很高的去除能力，重金屬離子的去除率仍很少。儘管在實施例5中，不含活性炭的藻酸鹽膠吸附劑有很高的去除金屬離子的能力，但對對甲苯甲酸的去除率卻很低。而實施例12-14的活性炭/藻酸鹽膠吸附劑對甲苯甲酸和重金屬離子都有高的去除能力。
吸附有鉛的藻酸鹽膠吸附劑的再生實驗將實施例2得到的小球型藻酸鹽膠吸附劑、實施例7中的膠囊型藻酸鹽膠吸附劑和實施例11中的塗布有藻酸鹽膠織物吸附劑加到150ml的鉛溶液(200ppm)中，攪拌10分鐘。測量鉛溶液的濃度。所用的塗布有藻酸鹽膠織物吸附劑摺疊6次。從鉛溶液中分別取出加在該溶液中的藻酸鹽膠吸附劑，用蒸餾水衝洗，在0.05M的硝酸(HNO3)溶液中攪拌15分鐘。對小球型、膠囊型和塗布有藻酸鹽膠的織物吸附劑，所用HNO3溶液的體積分別為60、96和48ml。將解吸出鉛的藻酸鹽膠吸附劑加到150ml新鉛溶液(200ppm)中，並重複該過程。將藻酸鹽膠對鉛的吸附/解吸過程進行10次，結果列於圖5中。在使用小球型和膠囊型藻酸鹽膠吸附劑的情況下，吸附時間是1小時。而在使用塗布有藻酸鹽膠織物吸附劑的情況下，吸附時間是10分鐘，這表明塗布有藻酸鹽膠織物吸附劑有高的吸附速率。結果還表明藻酸鹽膠可能被使用10次時，其吸附容量也沒有很大地降低。
塗布有活性炭/藻酸鹽膠吸附劑的實驗將160克實施例16的塗布有活性炭/藻酸鹽膠的吸附劑裝填的過濾器放置在與水淨化器相連的柱(60mm×80mm)中。過濾器由預濾器和中空纖維膜過濾器組成，預濾器裝填有活性炭和無紡織物，中空纖維膜過濾器裝填有活性炭。在1.5atm的壓力下，使50升含有重金屬離子的溶液穿過過濾器，對被排放水進行分析，結果列於表8中。此外，還用裝填有中空纖維膜和活性炭的傳統過濾器進行相同的實驗，以便與上述實驗結果進行比較。
表8
儘管已經描述了本發明，但是顯然在不背離所附的權利要求書限定的本發明精神的情況下，本領域普通技術人員還可作多種變化。
權利要求
1．一種用於水處理的小球型的藻酸鹽膠吸附劑，其製備過程包括在多價陽離子溶液中滴加0.1-10wt％的藻酸鹽溶液，由此使藻酸與多價陽離子交聯。
2．如權利要求1所述的小球型藻酸鹽膠吸附劑，其中上述藻酸鹽是酸式藻酸鹽。
3．如權利要求1所述的小球型藻酸鹽膠吸附劑，其中上述多價陽離子溶液選自由氯化鈣(CaCl2)、氯化鍶(SrCl2)、氯化鋇(BaCl2)和氯化鋁(AlCl3)組成的組。
4．一種用於水處理的膠囊型的藻酸鹽膠吸附劑，其製備過程包括在0.1-5wt％的藻酸鹽溶液中滴加含有增粘劑的多價陽離子溶液。
5．如權利要求4所述的膠囊型藻酸鹽膠吸附劑，其中上述藻酸鹽是酸式藻酸鹽。
6．如權利要求4所述的膠囊型藻酸鹽膠吸附劑，其中上述多價陽離子溶液選自由氯化鈣(CaCl2)、氯化鍶(SrCl2)、氯化鋇(BaCl2)和氯化鋁(AlCl3)組成的組。
7．如權利要求4所述的膠囊型藻酸鹽膠吸附劑，其中上述增粘劑是黃原膠。
8．一種用於水處理的塗布在載體上的藻酸鹽膠吸附劑，其製備過程包括將載體浸泡在0.05-5wt％的藻酸鹽溶液中，使載體均勻吸附藻酸鹽溶液；將載體浸泡在多價陽離子溶液中，由此使藻酸鹽膠在載體表面形成；以及乾燥其上形成有藻酸鹽膠的載體。
9．如權利要求8所述的藻酸鹽膠吸附劑，其中上述藻酸鹽是酸式藻酸鹽。
10．如權利要求8所述的藻酸鹽膠吸附劑，其中上述多價陽離子溶液選自由氯化鈣(CaCl2)、氯化鍶(SrCl2)、氯化鋇(BaCl2)和氯化鋁(AlCl3)組成的組。
11．如權利要求8所述的酸鹽膠吸附劑，其中上述載體選自由紙、木板和織物組成的組。
12．如權利要求1所述的小球型藻酸鹽膠吸附劑，其中上述藻酸鹽溶液含有選自由澱粉、木粉和泥渣粉組成的組的粉末。
13．如權利要求1所述的小球型藻酸鹽膠吸附劑，其中上述藻酸鹽溶液含有吸附有機化學物質的吸附劑。
14．一種用於水處理的小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑，其製備過程包括在多價陽離子溶液中，滴加0.1-10wt％藻酸鹽與0.1-10wt％活性炭粉末的混合溶液，由此使藻酸與多價陽離子交聯。
15．如權利要求14所述的小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑，其中上述藻酸鹽是酸式藻酸鹽。
16．如權利要求14所述的小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑，其中上述多價陽離子溶液選自由氯化鈣(CaCl2)、氯化鍶(SrCl2)、氯化鋇(BaCl2)和氯化鋁(AlCl3)組成的組。
17．如權利要求14所述的小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑，其中上述過程進一步包括乾燥活性炭/藻酸鹽膠吸附劑的步驟。
18．如權利要求17所述的小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑，其中上述過程進一步包括將乾燥的藻酸鹽膠吸附劑表面浸泡在0.05-5wt％的藻酸鹽溶液中的步驟和在多價陽離子溶液中浸泡活性炭/藻酸鹽膠吸附劑的步驟。
19．如權利要求14所述的小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑，其中上述藻酸鹽溶液含有選自由澱粉、木粉和泥渣粉組成的組的粉末。
20．如權利要求14所述的小球型活性炭/藻酸鹽膠吸附劑，其中上述藻酸鹽溶液含有吸附有機化學物質的吸附劑。
21．一種用於除去重金屬的水處理方法，該方法包括使水與用上述權利要求1-20中任一權利要求製備出的藻酸鹽膠吸附劑相接觸。
22．一種用於在水淨化器中淨化水處理方法，該方法包括使水與用上述權利要求1-20中任一權利要求製備出的藻酸鹽膠吸附劑相接觸。
全文摘要
在多價陽離子溶液中滴加0.1—5wt%藻酸鹽溶液,製備用於除去重金屬離子的藻酸鹽膠吸附劑。在多價陽離子溶液中,滴加0.1—10wt%藻酸鹽與0.1—10wt%活性炭粉末的混合液,可製備含活性炭的藻酸鹽膠吸附劑,它能同時除去重金屬離子和有機有毒物質。多價陽離了溶液選自氯化鈣、氯化鍶、氯化鋇和氯化鋁。將藻酸鹽膠塗布載體上,可製備平板型或薄膜型的塗布有藻酸鹽膠的吸附劑。藻酸鹽膠吸附劑可用於淨水器和廢水處理過程中。將載體浸泡在0.05—5wt%的藻酸鹽溶液中,再浸泡在多價陽離子溶液中,然後乾燥可製備塗布在載體上的藻酸鹽膠。
文檔編號C02F1/28GK1210754SQ9810328
公開日1999年3月17日 申請日期1998年7月1日 優先權日1997年7月1日
發明者樸鉉圭, 金京花, 蔡命閏, 吳唯真, 李殷烈 申請人:三星綜合化學株式會社