用于去除水中消毒副产物的铁-改性废白土炭二元微电解体系构建和使用方法技术

本发明专利技术提出用于去除水中消毒副产物的铁

【技术实现步骤摘要】
用于去除水中消毒副产物的铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系构建和使用方法


[0001]本专利技术提出用于去除水中消毒副产物的铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系构建和使用方法，属于水处理技术的应用领域。利用无氧热解结合表面活性剂改性方式制成改性废白土炭，提高废白土炭的表面活性；通过向水中加入铁和改性后的废白土炭，建立铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系，利用铁炭之间存在的电极电位差，形成大量微电池系统，通过氧化还原、电化学富集、絮凝沉淀和物理吸附等作用去除水中消毒副产物。

技术介绍

[0002]我们日常所引饮用的水都是天然水经消毒后生产的，饮用水经过消毒剂消毒后，大部分病菌会被杀除，但同时，消毒剂也会与水中的某些物质发生化学反应，生成一些对人体有毒害的物质，我们称之为消毒副产物。最常见的消毒副产物有溴酸盐，亚氯酸盐和氯酸盐，这些物质对人体的伤害极大。经世界卫生组织相关实验测定，饮用水中溴酸盐的含量超过10μg/L时，将对人体的器官和组织造成严重伤害。而亚氯酸盐会攻击人体血液中的亚铁血红蛋白，造成人体缺氧，另外部分亚氯酸盐还会发生转化，容易使人体发生癌变，并使婴儿发生畸变。饮用水中消毒副产物使人体健康存在着严重的隐患，因此，亟需一种安全有效的科学方法去除水中消毒副产物。
[0003]去除水中消毒副产物的方法主要有化学、生物等方法。化学沉淀法虽工艺成熟、操作简便、成本较低，但是耗能高、选择性差，容易造成二次污染。生物法需要往反应体系中添加有机碳源，处理后会产生大量污泥，有可能产生二次污染，运行维护的成本较高。氢催化还原法虽然能够有效去除水中消毒副产物，无二次污染，但氢气的化学性质极不稳定，操作不当会有爆炸的风险，限制了该方法的大规模投入使用。
[0004]铁炭微电解技术因其反应速率快，对污染物去除效率高，在水处理工艺中越来越受到人们的青睐，相继被应用到印染废水、染料废水、电镀废水、含油废废水、含砷含氟废水及其它各类有机化工废水。铁炭微电解又被称为铁炭内电解，是通过在废水中加入铁和炭材料，以铁为阳极，炭为阴极，形成大量的微小原电池将废水中污染物去除的方法。铁炭微电解在水污染处理中的主要作用原理包括氧化还原反应、电化学富集、絮凝沉淀和物理吸附等。
[0005]对于铁炭微电解技术，阳极金属铁要求廉价、无毒、对生化处理有益，目前应用最多的是铁刨花；阴极炭材料要求具备良好的吸附性能和电化学性能、高机械强度、好抗热震性、强抗侵蚀性和抗氧性等特性。不同成分、不同杂质的材料反应活性不同，对应的处理效果差异较大。一般阴极炭材料采用焦炭、活性炭、石墨、煤粉等，在工业化生产中极大降低成本，因此寻找经济有效的阴极炭材料至关重要。
[0006]废白土（SBE）是油脂精炼过程中，活性白土经过脱色后的副产物。废白土含有残留的植物油和颜料，氧化产物，游离脂肪酸，磷脂和微量金属等，其中油脂含量可达到20
‑
40%。SBE属于固体废弃物，随意处置可造成严重的环境污染。如果SBE处理不当而暴露于空气中，
会引发SBE自燃，危害自然环境甚至引发火灾。因此，若废白土能得到妥善处理并较好地回收利用，不仅有利于保护环境，节约资源，还能给企业带来经济效益。
[0007]目前有研究表明，通过水热合成法和有氧煅烧法将废白土制备为炭吸附材料，能够有效吸附水中污染物，但水热法产量小，有氧煅烧会产生危害气体，对环境造成污染。采用缺氧热解法制备废白土炭，产量适中，不会产生有害气体，便于推广应用；然而，废白土炭的吸附性能有限，需要对其进行改性处理以获得理想的材料性能。
[0008]该专利技术提出的用于去除水中消毒副产物的铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系构建和使用方法，既能有效去除水中消毒副产物，又满足以废治废的环保要求，目前该技术在水处理
未见报道。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是针对水中消毒副产物，提出铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系的构建和使用方法，其特征在于，废白土采用无氧热解方式制成废白土炭，采用表面活性剂将废白土炭改性，提高其表面活性；通过向水中加入铁和改性后的废白土炭，建立铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系，用于水中消毒副产物的去除。
[0010]本专利技术所涉及的铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系中铁的来源与预处理是：铁来源于加工厂废铁屑、含铁废品等；投加铁屑之前，用酸溶液和碱溶液浸泡铁屑，去除其表面油污与氧化物。
[0011]本专利技术所涉及的铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系中的改性废白土的来源与制备方法是：通过在管式炉无氧气氛下进行热解的方法将废白土制备获得废白土炭，进一步采用表面活性剂将废白土炭改性得到改性废白土炭。
[0012]本专利技术所涉及的去除水中消毒副产物的铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系的使用方法是：通过向消毒后存在各类消毒副产物的水体中加入铁和改性后的废白土炭，建立铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系去除水中消毒副产物，或将铁
‑
改性废白土炭填充为反应柱，将受污染水体以一定流速通过反应柱，完成污染物的去除。
[0013]本专利技术通过无氧热解方式制备废白土炭材料，采用表面活性剂将废白土炭改性，提高其表面活性，通过建立铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系去除水中消毒副产物。为实现如上所述目的，本专利技术现采用下述技术方案。
[0014]废白土炭通过如下技术方案制备：（1）将废白土在40～130 ℃条件下烘干12～72 h；（2）通过研磨或粉碎控制粒径小于5.0 mm；（3）将废白土颗粒放置于无氧气氛和高温下热解0.5～5 h，待温度低于60 ℃时取出，所得即为废白土炭。
[0015]改性废白土炭是采用如下步骤制备：（1）将废白土炭在50~150 ℃条件下烘干12~72 h；（2）通过研磨或粉碎控制粒径小于5.0 mm；（3）将废白土炭与表面活性剂溶液充分混合后放置6~72 h；（4）将废白土炭和表面活性剂溶液进行固液分离，对所余固体进行洗涤；（5）将洗涤后的固体放置在45~100 ℃条件下烘干6~72 h，所得即为改性废白土
炭。
[0016]铁的来源与预处理：铁来源于加工厂废铁屑、含铁废品等；投加铁之前，先用NaOH（3%~20%）浸泡5~30 min后用水冲洗，再用H2SO4（0.5 ~5 mol/L）浸泡10 ~60 min后抽滤并充分洗涤，真空干燥12
‑
48 h备用。
[0017]铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系去除水中消毒副产物的使用方法：向消毒后存在各类消毒副产物的水体投加铁与改性废白土炭，投加量在0.01～20 g/L，之后充分混合均匀，使其反应时间持续0.5～24 h，或将铁
‑
改性废白土炭填充为反应柱，将受污染水体以0.5～6 m/h的流速通过反应柱，完成污染物的去除。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于去除水中消毒副产物的铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系构建和使用方法，其特征在于，废白土采用无氧热解方式制成废白土炭，采用表面活性剂将废白土炭改性，提高废白土炭的表面活性；通过向水中加入铁和改性后的废白土炭，建立铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系，用于水中消毒副产物的去除。2.根据权利要求1所述的用于去除水中消毒副产物的铁
‑
改性废白土炭二元微电解体系构建和使用方法，去除的消毒副产物包括三卤甲烷（THMs）、卤乙酸（HAAs）、卤乙腈（HANs）及卤酸盐；所述的废白土来源于植物油精制过程；所述的铁来源于加工厂废铁屑、含铁废品；所述表面活性剂包括离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、特种表面活性剂等。3.根据权利要求1所述的废白土炭的制备方法，所述的废白土炭是采用如下步骤制备：（1）将废白土在40～130 ℃条件下烘干12～72 h；（2）通过研磨或粉碎控制粒径小于5.0 mm；（3）将废白土颗粒放置于无氧气氛和高温下热解0.5～5 h，待温度低于60 ℃时取出，所得即为废白土炭。4.根据权利要求1所述无氧热解方式，其热解温度为300～1200 ℃，无氧气氛可采用体系密闭和惰性气体保护（氮气或氩气）其中任意一种方式，气体流速保持在70～500 mL/min。5.根据权利要求1所述的改性废白土炭的制备方法，所述的改...

【专利技术属性】
技术研发人员：万东锦，史亚慧，韩新泽，成潇凡，刘永德，李进松，刘梦晓，王一帆，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：