CN100368314C - 一种净水剂及其生产方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种净水剂及其生产方法和应用。该净水剂的生产方法为：将含有多种矿物的组分A、浓酸组分B、含有催化剂的组分C以1∶1～5∶0.001～0.00001的重量比混合，在50～280℃，1～3个大气压下反应10分钟以上；去除其中的固体块，收集反应液作为初提液；将抽提液在50～150℃条件下用碱中和，得到生成液；将生成液离心，收集上清液，得到上清液I；向上清液I中加入络合剂，离心去除生成的络合物沉淀，收集上清液，得到上清液II；再用酸调到pH0.5～1左右，作为净水剂。本发明的净水剂能够一次性去除水源中的多种有害有机物，并且用量少，使用方便，适用于自来水、河水、生活污水或化工污水的净化。
Description
技术领域
本发明涉及一种净水剂，特别是一种能够去除水中有机物的净水剂，及其生产方法和应用。
背景技术
水是人类生活和生产活动中非常重要的物质资源。近年来，随着经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，水资源短缺的问题越来越突出。作为缓解水资源匮乏的重要手段之一是使用物理或化学方法将水中的污染物去除，以便使污水得到重复利用。目前的工业污水和城市废水中含有大量的有机物，如三氯甲烷、四氯甲烷、四氯乙烯、苯、甲苯、二甲苯等。三氯甲烷是重要的有机合成原料和有机溶剂，四氯甲烷作为灭火剂、有机溶剂、致冷剂及生产氟利昂的原料，它们在工业上的大量使用已经造成环境水资源的污染。甲苯也是有机合成，特别是氯化苯酰、苯基、糖精、三硝基甲苯和许多染料等有机合成的主要原料。这些物质对人体都是有毒成分，在人体内的积累会引起包括肿瘤在内的多种疾病。
目前在城市污水和工业废水的处理中普遍采用净水剂与水中的污染物反应来净化水质。常用的净水剂包括物理净水剂，如活性炭、硅藻土、沸石粉；生物净水剂，如EM液；无机净水剂，包括低分子净水剂如硫酸钾铝、硫酸铁、氯化铝和高分子净水剂如聚合氯化铝、聚合硫酸铁；有机净水剂，如甲壳糖、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素；无机有机复合净水剂，如聚合铝·聚丙烯酰胺、聚合铁·甲壳素等。
以上这些净水剂对水中污染物的清除具有一定的效果，但用量大，使用不方便，处理废水范围窄，特别是对水源中有机物的去除不够理想。
发明内容
本发明的主要目的在于解决现有净水剂存在的对有机物去除不够理想的问题。
为此，本发明提供了一种净水剂以及生产这种净水剂的方法。该方法包括以下步骤：
1)将含有麦饭石、白云母、钠云母、钒云母和锌三层云母的组分A；浓酸组分B；以及含有贵金属合金类催化剂、重金属盐类催化剂、金属氧化物类催化剂或其混合物的组分C以1∶1～5∶0.001～0.00001的重量比混合，在50～280℃，1～3个大气压下反应10分钟以上；去除其中的固体块，收集反应液作为初提液；
2)将抽提液在50～150℃条件下用碱中和，得到生成液；将生成液离心，去除生成液中的固体颗粒，收集上清液，得到上清液I；
3)向上清液I中加入络合剂以去除上清液I中的二价和三价金属离子，离心去除生成的络合物沉淀，收集上清液，得到上清液II；
4)得到的上清液II用酸调到pH0.5～1左右，作为净水剂。
其中组分A中各成分的比例按重量计为麦饭石∶白云母∶钠云母∶钒云母∶锌三层云母＝1∶0.1～1∶0.1～1∶0.1～1∶0.1～1，优选麦饭石∶白云母∶钠云母∶钒云母∶锌三层云母＝1∶0.3～0.7∶0.3～0.7∶0.1～0.5∶0.1～0.5。
其中组分B选自浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸或其混合物。
其中所述的碱为氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化锌、氢氧化钾、氢氧化铝或其混合物。
其中的贵金属合金类催化剂为铱铑合金、铱铂合金、铱钌合金或其混合物，优选铱铑合金；重金属盐类催化剂为硫化镉、氯化汞、硫酸铅、氯化铊或其混合物，优选硫化镉；金属氧化物类催化剂为氧化铋、氧化锑、氧化铍或其混合物，优选氧化铋。
所述的络合剂为甲磺酸去铁胺和/或乙二胺四乙酸二钠(EDTA)。其中甲磺酸去铁胺主要与三价离子形成络合物；EDTA作为广谱络合剂，可以与大量的二价离子形成络合物。这些络合剂可以独立依次使用，即在甲磺酸去铁胺与上清液中的一些三价重金属离子形成络合物沉淀后，离心去除沉淀，再向上清液中加入EDTA，与剩下的一些二价重金属离子形成络合物沉淀后，再离心去除沉淀。这些络合剂也可以联合使用，即向上清液同时加入这两种络合剂，分别与上清液中的三价和二价重金属离子形成络合物沉淀后，再离心去除沉淀。这些络合剂也可以多次使用，直到上清液中的二价和三价重金属离子基本去除彻底，甚至低于国家规定的饮用水标准为止。一般情况下，这些络合剂在上清液I中的使用浓度为0.5～5ppm就可以实现上述目的。
步骤4)中使用的酸可为浓硫酸或浓盐酸。
由该方法生产得到的净水剂能够高效地去除水中的有机污染物，特别是三氯甲烷、四氯甲烷和甲苯。适用于自来水，生活污水，各种工业污水，畜牧养殖污水，水产养殖污水，洗浴用水等的净化。
本发明的净水剂为透明酸性液体，比重约1.1g/ml，沸点约100℃。其净水原理是本发明净水剂中的离子与各种有机物在酸性环境下形成复杂络合物凝集沉淀，去除沉淀后的水中有机污染物明显降低，甚至检测不到。
具体实施方式
以下结合具体实施例来阐明本发明的技术方案及应用。
实施例1
将10.2kg麦饭石，5.1kg白云母，4.6kg钠云母，2.4kg钒云母，2.6kg锌三层云母混合，作为组分A；向其中加入29.3kg浓盐酸和1.6g硫化镉，在15 0℃，2个大气压下反应6小时，去除其中的块状物，收集反应液作为抽提液，共30.2kg；用氢氧化钙在60℃中和抽提液，得到生成液，然后5000g离心10分钟，收集上清液28.2kg，向其中加入络合剂EDTA 0.06g，搅拌，10分钟后5000g离心10分钟以去除络合物沉淀，将得到的上清液用浓硫酸调至pH0.5～1，得到27.6kg产品。
实施例2
将9.6kg麦饭石，6.2kg白云母，6.3kg钠云母，2.2kg钒云母，2.1kg锌三层云母混合，作为组分A；向其中加入78.2kg浓盐酸和2.7g氧化铋，在120℃，2个大气压下反应2小时，去除其中的块状物，收集反应液作为抽提液，共82.4kg；用氢氧化钙在55℃中和抽提液，得到生成液，然后5000g离心10分钟，收集上清液77.6kg，向其中加入络合剂甲磺酸去铁胺0.067g，搅拌，10分钟后5000g离心10分钟以去除络合物沉淀，向上清液中加入络合剂EDTA 0.047g，搅拌，10分钟后5000g离心10分钟去除络合物沉淀，将得到的上清液用浓硫酸调至pH0.5～1，得到75.4kg净水剂产品。
实施例3
将10.5kg麦饭石，4.2kg白云母，6.7kg钠云母，1.7kg钒云母，3.2kg锌三层云母混合；向其中加入100.5kg浓硫酸和7.7g铱铑合金催化剂，在210℃，3个大气压下反应50分钟，去除其中的块状物，收集反应液作为抽提液，共102.8kg；用氢氧化钙在90℃中和抽提液，得到生成液，然后5000g离心10分钟，收集上清液98.6kg，向其中加入络合剂甲磺酸去铁胺0.22g，EDTA 0.16g，搅拌，8分钟后5000g离心10分钟以去除络合物沉淀，将得到的上清液用浓硫酸调至pH0.5～1，得到9 6.5kg产品。
实施例4
用实施例1得到的净水剂分别处理自来水、河水、生活污水和化工污水。处理方法是将净水剂加入到待处理水源中，搅拌后静置30分钟以上，得到的上清液作为处理后水源。处理前后水源中有机污染物三氯甲烷、四氯甲烷和甲苯含量变化如表1。
采用顶空气相色谱法对处理前和处理后的三氯甲烷和四氯甲烷进行测定，采用液上气相色谱法对甲苯的含量进行测定。
表1.
| 水源 | 净水剂用量 | 处理前 | 处理后 | ||||
| 三氯甲烷(ug/L) | 四氯化碳(ug/L) | 甲苯(ug/L) | 三氯甲烷(ug/L) | 四氯化碳(ug/L) | 甲装(ug/L) | ||
| 自来水 | 0.01％ | 1.1 | 0.3 | 60.9 | 0.8 | 0.09 | 9.2 |
| 河水 | 0.02％ | 20.2 | 5.9 | 100.5 | 8.0 | 0.9 | 20.6 |
| 生活污水 | 0.02％ | 10.4 | 4.1 | 88.3 | 0.5 | 0.3 | 9.3 |
| 化工污水 | 0.05％ | 300.8 | 20.8 | 1200 | 20.4 | 4.2 | 300 |
实施例5
用实施例2得到的净水剂分别处理上述自来水河水、生活污水和化工污水。处理前后水源中有机污染物三氯甲烷、四氯甲烷和甲苯含量变化如表2。处理及有机物的检测同实施例4。
表2.
| 水源 | 净水剂用量 | 处理前 | 处理后 | ||||
| 三氯甲烷(ug/L) | 四氯化碳(ug/L) | 甲苯(ug/L) | 三氯甲烷(ug/L) | 四氯化碳(ug/L) | 甲苯(ug/L) | ||
| 自来水 | 0.01％ | 1.1 | 0.3 | 60.9 | 0.7 | 0.08 | 8.1 |
| 河水 | 0.02％ | 20.2 | 5.9 | 100.5 | 6.0 | 0.85 | 17.3 |
| 生活污水 | 0.02％ | 10.4 | 4.1 | 88.3 | 0.4 | 0.2 | 7.5 |
| 化工污水 | 0.05％ | 300.8 | 20.8 | 1200 | 18 | 3.0 | 280 |
实施例6
用 实施例3得到的净水剂分别处理上述自来水河水、生活污水和化工污水。处理前后水源中有机污染物三氯甲烷、四氯甲烷和甲苯含量变化如表3。
处理及有机物的检测同实施例4。
表3.
| 水源 | 净水剂用量 | 处理前 | 处理后 | ||||
| 三氯甲烷(ug/L) | 四氯化碳(ug/L) | 甲苯(ug/L) | 三氯甲烷(ug/L) | 四氯化碳(ug/L) | 甲苯(ug/L) | ||
| 自来水 | 0.01％ | 1.1 | 0.3 | 60.9 | 0.5 | 0.06 | 7.2 |
| 河水 | 0.02％ | 20.2 | 5.9 | 100.5 | 5.0 | 0.6 | 15.5 |
| 生活污水 | 0.02％ | 10.4 | 4.1 | 88.3 | 0.3 | 0.1 | 6.6 |
| 化工污水 | 0.05％ | 300.8 | 20.8 | 1200 | 15 | 2.0 | 250 |
*以上表中的净水剂用量为净水剂与待处理水源的重量百分比。
由以上实施例可知，本发明的净水剂能够一次性去除水源中的多种有害有机物，并且用量少，使用方便。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种净水剂的生产方法，包括以下步骤：
1)将含有麦饭石、白云母、钠云母、钒云母和锌三层云母的组分A；浓酸组分B；以及含有贵金属合金类催化剂、重金属盐类催化剂、金属氧化物类催化剂或其混合物的组分C以1∶1～5∶0.001～0.00001的重量比混合，在50～280℃，1～3个大气压下反应10分钟以上；去除其中的固体块，收集反应液作为初提液；
所述的贵金属合金类催化剂为铱铑合金、铱铂合金、铱钌合金或其混合物，所述的重金属盐类催化剂为硫化镉、氯化汞、硫酸铅、氯化铊或其混合物，所述的金属氧化物类催化剂为氧化铋、氧化锑、氧化铍或其混合物；
2)将抽提液在50～150℃条件下用碱中和，得到生成液；将生成液离心，去除生成液中的固体颗粒，收集上清液，得到上清液I；
3)向上清液I中加入络合剂以去除上清液I中的二价和三价重金属离子，离心去除生成的络合物沉淀，收集上清液，得到上清液II；
4)上清液II用酸调到pH0.5～1左右，作为净水剂。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其中组分A中各成分比例按重量计为：
麦饭石∶白云母∶钠云母∶钒云母∶锌三层云母＝1∶0.1～1∶0.1～1∶0.1～1∶0.1～1。
3.根据权利要求1或2所述的生产方法，其中组分A中各成分比例按重量计为：
麦饭石∶白云母∶钠云母∶钒云母∶锌三层云母＝1∶0.3～0.7∶0.3～0.7∶0.1～0.5∶0.1～0.5。
4.根据权利要求1所述的净水剂的生产方法，其中组分B选自浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸或其混合物。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其中所述的络合剂为甲磺酸去铁胺和/或乙二胺四乙酸二钠。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其中所述的络合剂在上清液I中的浓度为0.5～5ppm。
7.一种由权利要求1-6任一项所述的生产方法得到的净水剂。
8.一种权利要求7的净水剂用于自来水、河水、生活污水或化工污水的净化。
9.根据权利要求8所述的应用，其中所述的净化为去除水源中的有机物。
10.根据权利要求9所述的应用，其中所述的有机物为三氯甲烷，四氯甲烷或甲苯。
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