CN102464373A - 一种去除饮用水中苯并芘的方法 - Google Patents

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雷春生
雷思宇
龙海燕
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Abstract

本发明公开了一种去除饮用水中苯并芘的方法，该方法步骤如下：（1）预处理：将自来水或水源进行砂滤，去除水中悬浮物；（2）吸附自来水或水源中微量苯并芘：在温度为46～55℃和流速为320～350EV/h条件下，将经过预处理的水流装填有活性白土纤维的吸附柱，得到净化饮用水，其中EV表示活性白土纤维吸附填充床体积；（3）热脱附：在热脱附期间以23～30EV/min的速度通空气，先由室温以10～15℃/min的升温速度升至112℃，保温160～200min，再以10～15℃/min的升温速度升至460～520℃，保温130min，自然冷却至室温。该发明方法最显著的特点是可将含微量苯并芘的饮用水经一次性处理后，能实现苯并芘的“零排放”，采用热脱附实现活性白土纤维的再生，能进行下一批次的吸附，且具有操作简单，处理性能稳定高效，运行费用低廉等特点。

Description

一种去除饮用水中苯并芘的方法
技术领域
本发明涉及饮用水深度净化领域，特别涉及采用活性白土类吸附剂净化方法。 
背景技术
饮用水中的有机污染物来源主要有三种：一是工业废水排放的有机污染物，主要是化工、石油化工等企业排放的有机污染物；二是城市生活污水排放的有机污染物；三是地表径流带来的面源污染，主要是农药、化肥、大气降水携带的有机污染物。而苯并芘是一种强制癌性的持久性的有机污染物（persistent organicpollutants，POPs）,如YZNJ饮用水源中含有25种POPs有机污染物，其中苯并芘达0.024ug/L；经过传统的化学絮凝沉淀处理生产的自来水中苯并芘的含量为0.022ug/L，经传统方法处理后达不到饮用水中苯并芘致癌风险最低阀值（0.0029ug/L）。
目前，国内外对饮用水中苯并芘的处理技术研究相对较少，研究范围也比较窄，工程应用上普遍采用的是生物活性炭法和光催化氧化法。活性炭吸附法由于活性炭微孔孔隙小，限制了对大分子物质的吸附，不易适用于去除饮用水中的苯并芘。光催化氧化法对水中有很强的氧化能力，但由于处理费用高，设备复杂，若将工业生产用水都理到符合饮用水的标准，在经济上难以接受，所以光学催化氧化法在近期内只可能用于中、小型净水器。
为克服上述不足，本发明提供了一种经济有效且无副作用的去除饮用水中苯并芘的方法，对于饮用水源污染日益严重，传统净水工艺难以满足要求的今天有着重要的意义。
发明内容
本发明针对现有的粉末活性炭处理工艺复杂、粉末活性炭吸附速度较慢和不容易脱附等缺点，提出一种吸附、脱附速度快，苯并芘去除率高的去除饮用水中苯并芘的方法。
本发明的技术方案包括如下步骤：
（1）预处理：将自来水或水源进行砂滤，去除水中悬浮物；
（2）吸附自来水或水源中微量苯并芘：在温度为46～55℃和流速为320～350EV/h条件下，将经过预处理的水流装填有活性白土纤维的吸附柱，得到净化饮用水，其中EV表示活性白土纤维吸附填充床体积；
（3）热脱附：在热脱附期间以23～30EV/min的速度通空气，先由室温以10～15℃/min的升温速度升至112℃，保温160～200min，再以10～15℃/min的升温速度升至460～520℃，保温130min，自然冷却至室温。
所述的预处理，采用聚丙烯酸进行砂滤去除水中的悬浮物。
所述的活性白土纤维是取质量百分比为50％～70％的白土纤维、10％～20％的聚四氟乙烯、5％～13％的水滑石、2％～6％的石棉，混合搅拌均匀之后，在300～500℃烧结成型，再在800～900℃进行活化处理制备得到的。
其中所述的聚四氟乙烯的分子量是300万～800万，所述的水滑石粉，其目数为80～110目。
所述的活性白土纤维对水中微量苯并芘的吸附量为2100～3200ug苯并芘/g。
所述的步骤（2）中水的温度为2～30℃，流速为10～350EV/h。 
所述的步骤（3）通空气气量为23～30EV/min，先由室温以10～15℃/min的升温速度升至112℃，保温160～200min；再以10～15℃/min的升温速度升至160～520℃，保温130min。
 本发明的有益效果为：
（1）操作简便，因为采用的是活性白土纤维，后续处理简单，不需要象粉末活性炭经过后续的分离和炭渣处理；
（2）微量苯并芘的去除率接近100％，由于使用了活性白土纤维作为吸附剂，而活性白土纤维具有发达的微孔结构和巨大的比表面积，具有优良的吸附性能；特别是对低浓度的吸附能力特别优良，即使对痕量级吸附质仍保持很高的吸附率，经过本发明的方法处理中苯并芘的吸附率可以达到99.9％以上；
（3）经热脱附后，吸附剂可再生使用；
（4）减小吸附剂的用量和吸附塔的体积。本发明由于采用活性白土纤维作为吸附剂，活性白土纤维的吸附容量比颗粒活性白土大，而且活性白土纤维的吸附剂和脱附速度比颗粒活性白土快几倍到十几倍，这样也就在达到相同效果、处理相同多水量的情况下，使用本发明可以大大减小吸附剂的用量，减小了吸附塔的体积。
具体实施方式
一种去除饮用水中苯并芘的方法，包括如下步骤：
（1）预处理：将自来水或水源进行砂滤，去除水中悬浮物；
（2）吸附自来水或水源中微量苯并芘：在温度为46～55℃和流速为320～350EV/h条件下，将经过预处理的水流装填有活性白土纤维的吸附柱，得到净化饮用水，其中EV表示活性白土纤维吸附填充床体积；
（3）热脱附：在热脱附期间以23～30EV/min的速度通空气，先由室温以10～15℃/min的升温速度升至112℃，保温160～200min，再以10～15℃/min的升温速度升至460～520℃，保温130min，自然冷却至室温。
所述的预处理，采用聚丙烯酸进行砂滤去除水中的悬浮物。
所述的活性白土纤维是取质量百分比为50％～70％的白土纤维、10％～20％的聚四氟乙烯、5％～13％的水滑石、2％～6％的石棉，混合搅拌均匀之后，在300～500℃烧结成型，再在800～900℃进行活化处理制备得到的。
其中所述的聚四氟乙烯的分子量是300万～800万，所述的水滑石粉，其目数为80～110目。
所述的活性白土纤维对水中微量苯并芘的吸附量为2100～3200ug苯并芘/g。
所述的步骤（2）中水的温度为2～30℃，流速为10～350EV/h。 
所述的步骤（3）通空气气量为23～30EV/min，先由室温以10～15℃/min的升温速度升至112℃，保温160～200min；再以10～15℃/min的升温速度升至160～520℃，保温130min。
实例1
将含500ug/L苯并芘的自来水先通过聚丙烯酸砂滤掉悬浮物后得到清澈的自来水，在温度为47℃和流速为320EV/h条件下，将经过预处理的自来水装填有活性白土纤维的吸附柱中，活性白土纤维装填体积为11.5cm3，得到净化饮用水；在热脱附期间以25EV/min的速度通空气，先由室温以11℃/min的升温速度升至112℃，保温180min；再以12℃/min的升温速度升至450℃，保温130min，冷至室温，出水苯并芘的浓度为0.001ug/L,苯并芘的去除率为99.99％。
实例2
将含100ug/L苯并芘的自来水先通过聚丙烯酸砂滤掉悬浮物后得到清澈的自来水，在温度为50℃和流速为330EV/h条件下，将经过预处理的自来水装填有活性白土纤维的吸附柱中，活性白土纤维装填体积为13.5cm3，得到净化饮用水；在热脱附期间以25EV/min的速度通空气，先由室温以13℃/min的升温速度升至112℃，保温175min；再以12℃/min的升温速度升至480℃，保温130min，冷至室温，出水未检测出苯并芘，苯并芘的去除率为99.99％。
实例3
将含600ug/L苯并芘的自来水先通过聚丙烯酸砂滤掉悬浮物后得到清澈的自来水，在温度为48℃和流速为330EV/h条件下，将经过预处理的自来水装填有活性白土纤维的吸附柱中，活性白土纤维装填体积为17.5cm3，得到净化饮用水；在热脱附期间以45EV/min的速度通空气，先由室温以12℃/min的升温速度升至112℃，保温45min；再以12℃/min的升温速度升至490℃，保温75min，冷至室温，出水苯并芘的浓度为0.0015ug/L，苯并芘的去除率为99.98％。
实例4
将含50ug/L苯并芘的自来水先通过聚丙烯酸砂滤掉悬浮物后得到清澈的自来水，在温度为52℃和流速为335EV/h条件下，将经过预处理的自来水装填有活性白土纤维的吸附柱中，活性白土纤维装填体积为9.5cm3，得到净化饮用水；在热脱附期间以28EV/min的速度通空气，先由室温以14℃/min的升温速度升至112℃，保温45min；再以14℃/min的升温速度升至510℃，保温130min，冷至室温，出水未检测出苯并芘。

Claims (2)

1.一种去除饮用水中苯并芘的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）预处理：将自来水或水源进行砂滤，去除水中悬浮物；
（2）吸附自来水或水源中微量苯并芘：在温度为46～55℃和流速为320～350EV/h条件下，将经过预处理的水流装填有活性白土纤维的吸附柱，得到净化饮用水，其中EV表示活性白土纤维吸附填充床体积；
（3）热脱附：在热脱附期间以23～30EV/min的速度通空气，先由室温以10～15℃/min的升温速度升至112℃，保温160～200min，再以10～15℃/min的升温速度升至460～520℃，保温130min，自然冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种去除饮用水中苯并芘的方法，其特征在于步骤（2）中所述的活性白土纤维是取质量百分比为50％～70％的白土纤维、10％～20％的聚四氟乙烯、5％～13％的水滑石、2％～6％的石棉，混合搅拌均匀之后，在300～500℃烧结成型，再在800～900℃进行活化处理制备得到的。
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