【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环保，涉及一种水体小分子净化模块制备方法与原位再生方法。
技术介绍
0、技术背景
1、水溶液中含有总氮(硝酸根)、硼酸根、铬酸根、钒酸根和氟离子以及二甲基异莰醇、土臭素等无机小分子或有机小分子，这些分子量小于300da的分子或阴离子影响水质质量和提取化学品的最终质量，如在饮用水中存在有机小分子如二甲基异莰醇、土臭素等有机小分子或无机盐硼酸盐、铬酸根、钼酸跟和钒酸盐等导致水质超过国家饮用水的标准，而工业生产工艺用水中存在类似的小分子导致产品质量下降等问题。常见的净化去除方法离子交换法和吸附法。离子交换法是利用离子交换树脂对小分子进行选择性交换吸附，从而达到去除目的。很多情况下离子交换树脂会因有机小分子会导致失效，而且聚合树脂的有机物磨损形成类似的微塑料等污染物具有更大的危害。
2、现在主用的方法是吸附法、化学沉淀、生物反硝化法、化学反硝化法等。吸
3、附法是通过具有特殊吸附性能的材料，如某些金属氧化物等对目标物的吸附。一些天然材料经过改性后也可用于吸附例如改性后的生物炭和活性炭等。但吸附法很多情况下无法原位再生和循环使用。化学沉淀如采用氯化钙等作为沉淀剂，使氟离子、钒、铬等形成钙盐沉淀而去除。但由于化学平衡的作用，反应的反应物和生成物要维持一定的比例，目标污染物定的含量。其中也有采用化学还原沉淀法，利用还原剂(如硫酸亚铁等)将铬酸根中的六价铬还原为三价铬，三价铬在碱性条件下会形成氢氧化铬沉淀而去。对于硝酸根吸附或化学沉淀比较难，采用生物反硝化法，即利用反硝化细菌，在缺氧条件下将硝酸
4、除此之外，还有微藻处理法，在微藻培养过程中，将含硝酸根离子的废水引入培养体系为微藻提供氮源，培养结束后，至少部分微藻培养液需要进行固液分离，适用范围有限。采用膜分离技术，可以对一些小分子污染物进行净化，但是在处理前可能需要进行预处理，以满足膜分离的要求；而且设备投资以及运行维护需要投资较大，包括纳滤以及反渗透膜或电渗析等技术，水的收率低也是一个主要缺点。因此，目前现有的技术对于无机阴离子以及有机小分子的水体和水溶液的深度净化以及易于原位再生和高收率方面尚存在不足。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种水体小分子净化模块制备方法与原位再生方法，可以加快再生的速率，不需要将填料移除就可以实现再生，克服了单独的活性炭或生物质炭无法连续使用的问题。
2、本专利技术的技术方案包括两个部分：一部分是异质孔净化材料制备并固化为颗粒填料，另一部分是净化模块组装与应用以及原位再生的方法。两部分优化构建使用方便的模块化单元。
3、所述的异质孔净化材料制备主要原料为具有多孔的硅酸盐、铝酸盐等复合氧化物或氧化物等无机物与生物质碳化材料；步骤如下：
4、(1)所选择的无机物如膨润土或沸石粉等水洗、干燥后加入摩尔比为3:1的二价金属阳离子镁或铁盐与三价金属阳离子铝或铁，将ph调制10-12进行陈化，陈化时间为1-12小时，过滤后得到粉末。
5、(2)所述的生物质碳是利用玉米芯、桃胶或榛子壳等水洗、干燥破碎制200目以下进行微波碳化，微波功率在300w以上，时间为1-3小时；
6、(3)所述的机械混合主要利用行星式球磨机或铰刀式破碎机进行机械混合，形成异质孔结构，粉末的粒度在50微米以下(200目筛下)的异质孔净化材料。
7、所述的异质孔净化材料固化颗粒填料，步骤如下：
8、(4)对所得到的异质孔净化材料，加入粘合剂海藻酸钠并加水混合成浆料，利用注射泵喷射到氯化钙溶液中进行湿法制球，球粒度在2-50mm颗粒，过滤干燥，分为20mm以下作为母球，20mm以上备用。
9、(5)将20mm以下的母球加入部分至圆盘造粒机造粒机，再加入部分无机粉末与生物质炭粉末，以及桃胶、淀粉、硅酸钠等粘结剂作用下，进行滚动制球，筛分出直径在30-60mm的球体。
10、(6)将得到的30-60mm的球体加入到水热釜中，在碳酸钠促进下进行水热固化，加入2-10％淀粉，碳酸钠浓度控制在5％左右，温度在80-300℃，水1-6小时，冷却干燥得到固化颗粒。其中液体部分可以进行浓缩成cod为30万当量的液体，作为碳源进行回收。
11、净化模块组装的步骤为：
12、(7)首先由10-15mm以下网格进行上下封装，利用耐腐蚀稳定材料作为框架，构建单元框架。模块的设有与框架匹配的大小的钛网电极作为再生电极设置，同时设有溶液的配置有分布器的进口和出口。
13、(8)在框架底部设置有20-30cm的石英砂支撑层，留有吸附剂装填高度的0.3-3.5米，单元使用时将吸附剂装入框架的80％，留有20％的膨胀空间用于汽水反洗和再生冲洗等过程控制。
14、模块使用与原位再生方法的步骤为：
15、(9)净化过程是将未处理的水进入净化单元，控制停留接触时间，保证出水达到要求后出水，当出水不满足要求时停止进水启动再生。
16、(10)所述的原位再生，不需要将吸附剂移除，需要加入在再生剂1-10％的氯化钠和氢氧化钠混合溶液。为强化再生速度可以接入直流电源，控制电流在10-300a。
17、(11)计算再生液的目标离子的浓度，当进入溶液当中量为吸附量95％以上时，可以停止通电，进行反洗和冲洗处理后，ph在6-8后，可以重复使用。净化单元尺寸可以根据水量确定，可以单独模块使用，也可以进行多单元组装堆积大型的吸附净化系统，并可以借助在线装置进行自动控制。
18、本专利技术适合有机小分子以及含氧阴离子的水体和溶液，提出利用无机硅酸盐、铝酸盐等稳定的无机物与有机生物质制备的固体碳进行机械混合以及化学修饰，制备除了本身的无机孔道和碳材料本身的孔道外，主要构建无机与机间的缝隙孔道，制备出具有部分亲水和部分疏水的不对称的异质孔，可以很好的吸附和筛分有机小分子和无机离子，并构建一定尺度的颗粒，安装于合适尺度的模块。考虑快速再生需求模块内设置电极板，可在饱和时进行强化原位再生。
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1.一种水体小分子净化模块制备方法与原位再生方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种水体小分子净化模块制备方法与原位再生方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的机械混合主要利用行星式球磨机或铰刀式破碎机。
3.根据权利要求1所述的一种水体小分子净化模块制备方法与原位再生方法，其特征在于，步骤(6)中，其中液体部分可以进行浓缩成COD为30万当量的液体，作为碳源进行回收。
4.根据权利要求1所述的一种水体小分子净化模块制备方法与原位再生方法，其特征在于，步骤(10)中，为强化原位再生速度可以接入直流电源，控制电流在10-300A。
5.根据权利要求1所述的一种水体小分子净化模块制备方法与原位再生方法，其特征在于，步骤(11)中，净化单元尺寸根据水量确定，单独模块使用，也可以进行多单元组装堆积大型的吸附净化系统，并借助在线装置进行自动控制。
【技术特征摘要】
1.一种水体小分子净化模块制备方法与原位再生方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种水体小分子净化模块制备方法与原位再生方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的机械混合主要利用行星式球磨机或铰刀式破碎机。
3.根据权利要求1所述的一种水体小分子净化模块制备方法与原位再生方法，其特征在于，步骤(6)中，其中液体部分可以进行浓缩成cod为30万当量的液体，作为碳源进行回收...
【专利技术属性】
技术研发人员：马伟，庞君豪，古拉姆·穆斯塔法，陈振，程子洪，杨成，王洋，章哲，白子明，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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