本發明專利技術的用于去除水中硝酸鹽的材料，為粒徑小于0.8mm的鋁鐵合金粉體材料，鋁鐵合金粉體材料中總鋁與總鐵的質量比為90%：10%。其通過以下步驟來制備：a).將鐵錠和純鋁在1000～1800℃下加熱熔融1～2h；b).?冷卻后，通過切削得到粒徑小于0.8mm的鋁鐵合金粉體材料。使用方法包括：1).加入去離子水；2).水浴加熱；3).沖洗、抽濾處理；4).水體的預處理；5).投入粉體材料。本發明專利技術的用于去除水中硝酸鹽的材料及其制備和使用方法，開拓性地研究并使用去離子水作為鋁鐵合金粉體材料的預處理試劑進行水浴加熱，可有效地破壞鋁合金材料粉碎過程中表面產生的保護膜，保障了鋁鐵合金粉體材料具有較佳的硝酸根去除效果。
Material for removing nitrate in water and preparation and use method thereof
The invention relates to a material for removing nitrate in water, which is an aluminum iron alloy powder material whose particle diameter is less than 0.8mm, and the mass ratio of the total aluminum and the total iron is 90%:10%. It is prepared through the following steps: a). The pure aluminum ingot iron and 1000 ~ 1800 DEG C melting 1 ~ 2H; b). After cooling, aluminum iron alloy powder with particle size less than 0.8mm by cutting. Use the method includes: 1). Adding deionized water; 2). Water bath heating; 3). Washing, filtration treatment; 4). The pretreatment of water; 5). Input powder material. For the materials and methods of making and using the removal of nitrate in water of the invention, the pioneering research and the use of deionized water as the pretreatment reagent of Al Fe alloy powder material by heating in a water bath, can effectively destroy Aluminum Alloy material crushing surface protective film in the process of protection of the Al Fe alloy powder material has a better removal effect of nitrate.
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于去除水中硝酸鹽的材料及其制備和使用方法，更具體的說，尤其涉及一種采用鋁合金粉體作為除去水中硝酸鹽的材料及其制備和使用方法。
技術介紹
水中硝酸鹽污染主要由人類生產和生活產生，農業施肥、生活污水、工業廢水等經淋濾下滲后進入地下水體。飲用受硝酸鹽污染后的地下水會嚴重危害人體健康。硝酸鹽在人腸道內硝酸鹽還原菌及新陳代謝作用下被還原為亞硝酸鹽，可導致“藍嬰病”；此外，硝酸鹽還易誘發腫瘤疾病。世界衛生組織規定飲用水中硝酸鹽含量應不超過50mg/L，亞硝酸鹽含量不超過3mg/L，且（硝酸鹽濃度/50+亞硝酸鹽濃度/3）≤1mg/L。美國環保署和加拿大環境組織規定硝酸鹽最高限值為10mg-N/L，亞硝酸鹽最高限值為1mg-N/L。合金化后的Al-Fe復合材料目前較少見于NO3--N去除的研究中，經初步實驗得知，直接使用制得的Al-Fe合金材料顆粒進行污染物的去除時，去除效果不顯著。新制得的Al-Fe合金表面含有大量鋁單質，在大塊合金經過破碎之后表面形成一層被空氣氧化的保護膜，阻礙了反應的進行有關。因此，材料必須經過一定的預處理方可應用于污染物的去除及后續研究。對合金進行預處理的方式包括化學法和物理法。當前采用化學法對去除水中NO3--N的金屬材料尤其是Fe材料通常采用直接酸洗材料表面、硼氫化鉀還原制備成納米材料或在其表面化學沉積第二種金屬的方式對材料進行處理。根據文獻報道，水浴、酸洗、化學還原、硅烷處理、電化學極化等方法均能使金屬表面氧化物薄膜破壞。去離子水、酸洗、硼氫化鉀等預處理方式對合金材料表面形貌、NO3--N的去除性能有著不同的影響，通過SEM-EDS，XRD等分析手段，可分析出采用去離子水的預處理手段在合金預處理中的優勢，為后續對NO3--N去除的系統研究提供基礎。
技術實現思路
本專利技術為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種用于去除水中硝酸鹽的材料及其制備和使用方法。本專利技術的用于去除水中硝酸鹽的材料，其特征在于：為粒徑小于0.8mm的鋁鐵合金粉體材料，鋁鐵合金粉體材料中總鋁與總鐵的質量比為90%：10%。本專利技術的用于去除水中硝酸鹽的材料的制備方法，其特征在于，通過以下步驟來實現：a).按照鋁與鐵的質量比為90%：10%，將鐵錠和純鋁在1000～1800℃下加熱熔融1～2h；b).冷卻熔融的鋁鐵合金并將其破碎、篩分，得到粒徑小于0.8mm的鋁鐵合金粉體材料。本專利技術的用于去除水中硝酸鹽的材料的使用方法，其特征在于，通過以下步驟來實現：1).加入去離子水，首先將鋁鐵合金粉體加入可進行水浴加熱的容器中，然后向容器中加入去離子水；2).水浴加熱，對盛有鋁鐵合金粉體和去離子水的容器進行45℃的水浴加熱，加熱時長為12h；3).沖洗、抽濾處理，水浴加熱結束后，使用去離子水將鋁鐵合金粉體沖洗干凈，然后進行抽濾，即可獲得可直接用于水中硝酸鹽去除的鋁鐵合金粉體；4).水體的預處理，將待處理水體稀釋或濃縮到以氮計在20～50mg/L的范圍內，不調節溶液的初始pH值；5).投入粉體材料，將步驟3)中獲取的鋁鐵合金粉體材料按照30～50g/L的投加量投入至步驟4)獲取的待處理水中，在20～30℃的溫度范圍內反應6～12小時，即可將水體中的硝酸有效去除。本專利技術的有益效果是：本專利技術的用于去除水中硝酸鹽的材料，采用粒徑小于0.8mm的鋁鐵合金粉體材料，粒徑小，有利于與水體中硝酸鹽的充分接觸；鋁鐵合金粉體材料中鋁與鐵的質量比恰當，硝酸根去除效果好。本專利技術的用于去除水中硝酸鹽的材料的制備方法，通過將鐵和鋁在1000～1800℃下加熱熔融1～2h，保證了鋁和鐵的充分熔融，可獲得去除水中硝酸鹽效果好的鋁鐵合金。本專利技術的用于去除水中硝酸鹽的材料的使用方法，開拓性地研究并使用了去離子水對鋁鐵合金粉體材料進行水浴加熱，可有效地破壞鋁合金材料粉碎過程中表面產生的保護膜，保障了鋁鐵合金粉體材料具有較佳的硝酸根去除效果。因此，本專利技術是一種經濟高效、操作簡單，具有良好的經濟和環境效益的去除水中硝酸鹽的方法。附圖說明圖1為采用不同的預處理試劑對鋁鐵合金粉體處理后的電子顯微鏡圖像的對比圖；圖a)、圖b)、圖c)分別為采用0.5mol?L￣1KBH4、1%（v/v）HCl、去離子水對鋁鐵合金粉體處理后的表面形貌圖；圖2為預處理試劑對制得的鋁鐵合金粉體材料去除水中NO3--N的影響。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術作進一步說明。本專利技術的用于去除水中硝酸鹽的材料為粒徑小于0.8mm的鋁鐵合金粉體材料，鋁鐵合金粉體材料中總鋁與總鐵的質量比為10%～90%。其可通過以下步驟來制備：a).按照鋁與鐵的質量比為90%：10%，將鐵錠和純鋁在1000～1800℃下加熱熔融1～2h；b).冷卻熔融的鋁鐵合金并將其破碎、篩分，得到粒徑小于0.8mm的鋁鐵合金粉體材料。本專利技術的用于去除水中硝酸鹽的材料的使用方法，通過以下步驟來實現：1).加入去離子水，首先將鋁鐵合金粉體加入可進行水浴加熱的容器中，然后向容器中加入去離子水；2).水浴加熱，對盛有鋁鐵合金粉體和去離子水的容器進行45℃的水浴加熱，加熱時長為12h；3).沖洗、抽濾處理，水浴加熱結束后，使用去離子水將鋁鐵合金粉體沖洗干凈，然后進行抽濾，即可獲得可直接用于水中硝酸鹽去除的鋁鐵合金粉體；4).水體的預處理，將待處理水體稀釋或濃縮到以氮計在20～50mg/L的范圍內，不調節溶液的初始pH值；5).投入粉體材料，將步驟3)中獲取的鋁鐵合金粉體材料按照30～50g/L的投加量投入至步驟4)獲取的待處理水中，在20～30℃的溫度范圍內反應6～12小時，即可將水體中的硝酸有效去除。下面給出幾個本專利技術的用于去除水中硝酸鹽的材料的制備和使用方法的實施例，以說明本專利技術具有較佳的硝酸鹽去除效果。實施例1將鐵錠和純鋁按照總鋁與總鐵質量比為90%：10%加入熔煉爐中，在1300℃下加熱熔融。出爐冷卻后，將得到的合金破碎后篩分，得到粒徑小于0.8mm的Al-Fe合金粉體材料。取Al-Fe合金粉體材料15g，并均勻鋪平500ml燒杯底部，使用100ml去離子水浸沒鋁鐵合金粉體材料，燒杯放入45℃恒溫水浴槽中12h，水浴結束后，Al-Fe合金粉體材料使用去離子水沖洗干凈并進行抽濾。稱取濕重為9g的合金粉末加入400ml具塞錐形瓶中，向錐形瓶中加入250ml濃度為36mg-N?L￣1的KNO3溶液，反應溫度為25±1℃時間隔2h取水樣。經0.22μm水系濾膜過濾后，使用離子色譜檢測水相中硝酸鹽的濃度。經計算得去除率為100%。實施例2將鐵錠和純鋁按照總鋁與總鐵質量比為90%：10%加入熔煉爐中，在1300℃下加熱熔融。出爐冷卻后，將得到的合金破碎后篩分，得到粒徑小于0.8mm的Al-Fe合金粉體材料。取Al-Fe合金粉體材料15g，并均勻鋪平500ml燒杯底部，使用100ml0.5%（v/v）HCl鹽酸浸沒鋁鐵合金粉體材料，燒杯放入45℃恒溫水浴槽中12h，水浴結束后，Al-Fe合金粉體材料使用去離子水沖洗干凈并進行抽濾。稱取濕重為9g的合金粉末加入400ml具塞錐形瓶中，向錐形瓶中加入250ml濃度為36mg-N?L￣1的KNO3溶液，反應溫度為25±1℃時間隔8h取水樣。經0.22μm水系濾膜過本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于去除水中硝酸鹽的材料，其特征在于：為粒徑小于0.8mm的鋁鐵合金粉體材料，鋁鐵合金粉體材料中總鋁與總鐵的質量比為90%：10%。
【技術特征摘要】
1.一種用于去除水中硝酸鹽的材料，其特征在于：為粒徑小于0.8mm的鋁鐵合金粉體材料，鋁鐵合金粉體材料中總鋁與總鐵的質量比為90%：10%。2.一種權利要求1所述的用于去除水中硝酸鹽的材料的制備方法，其特征在于，通過以下步驟來實現：a).按照鋁與鐵的質量比為90%：10%，將鐵錠和純鋁在1000～1800℃下加熱熔融1～2h；b).冷卻熔融的鋁鐵合金并將其破碎、篩分，得到粒徑小于0.8mm的鋁鐵合金粉體材料。3.一種根據權利要求1所述的用于去除水中硝酸鹽的材料的使用方法，其特征在于，通過以下步驟來實現：1).加入去離子水，首先將鋁鐵合金粉體加入可進行水浴...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊曉進，許杰，杜念，宋穎，戚偉康，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發明
國別省市：北京;11
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。