CN104445503B - 去除水中多环麝香的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种去除水中多环麝香的方法，属于环境保护水处理领域。该方法包括：将呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂，加入到待处理的水中，利用主要附着于所述提质褐煤吸附剂表面及孔道内的冰晶，将所述水中的多环麝香污染物富集到所述提质褐煤吸附剂表面及孔道内，吸附去除水中的多环麝香污染物。该方法利用呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂，以较简单的方式，利用主要附着于所述提质褐煤吸附剂表面及孔道内的冰晶，有效吸附去除水中的多环麝香，该方法不仅简单易行，成本低，且属于物理方法，不会造成二次污染。

Description

去除水中多环麝香的方法
技术领域
本发明涉及环境保护水处理领域，特别是涉及一种去除水中多环麝香的方法。
背景技术
近年来，人们对天然麝香的需求逐年增加。天然麝香的产量已远远不能满足日益增长的消费需要。鉴于此，利用化工手段合成人工麝香来代替天然麝香已成为时下较为普遍的做法。作为天然麝香的廉价替代物，合成麝香以它优良的定香能力、典型的麝香香味和低廉的价格等优势而被广泛用于日用化工行业。合成人工麝香主要分为多环麝香大环麝香两种。由于大环麝香的生产成本高，现在还未被广泛使用。因此，多环麝香是目前使用最多的人工合成麝香物质。
多环麝香作为香料添加到化妆品(如香水、肥皂、洗发水和面霜等)和洗涤剂(柔顺剂、沐浴露和香波等)中，在工业生产中被广泛使用。这些产品在被使用以后，在清洗皮肤的同时这些污染物也被释放到了污水中。多环麝香随着污水进入环境中。已有报道表明在地表水、污水、土壤、大气、水生生物中均检测出多环麝香，甚至在人的脂肪组织、血液、母乳中也检测出多环麝香。
多环麝香类物质属于持久性污染物质(POPs)中的一类。目前，由于我国废水排放标准中尚未对多环麝香物质做出排放限值规定，国内还没有专门针对去除污水中多环麝香的处理工艺，而一般的生物处理工艺对多环麝香基本上不起作用。但由于多环麝香的污染严重性和危害性，国际上已有研究利用高级氧化、膜法等深度处理方法对多环麝香进行去除，但总体上效果有限。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种去除水中多环麝香的方法，能有效去除污水中的多环麝香类POPs污染物质。
为解决上述技术问题，本发明提供一种去除水中多环麝香的方法，包括：
将呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂，加入到待处理的水中，利用主要附着于所述提质褐煤吸附剂表面及孔道内的冰晶，将所述水中的多环麝香富集到所述提质褐煤吸附剂表面及孔道内，吸附去除水中的多环麝香。
本发明的有益效果为：利用呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂，以较简单的方式，利用主要附着于所述提质褐煤吸附剂表面及孔道内的冰晶，有效吸附去除水中的多环麝香，该方法不仅简单易行，成本低，且属于物理方法，不会造成二次污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的方法经吸附后水中多环麝香随时间变化图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种去除水中多环麝香的方法，包括以下步骤：
将呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂，加入到待处理的水中，利用主要附着于所述提质褐煤吸附剂表面及孔道内的冰晶，将所述水中的多环麝香富集到所述提质褐煤吸附剂表面及孔道内，吸附去除水中的多环麝香。
上述方法中，呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂通过以下方式制得：
将脱水提质褐煤吸附剂放置在容器中，向所述容器中加入自来水浸没所述脱水提质褐煤吸附剂后冷冻，形成冰坨后再加热融化至冰水混合状态，搅拌均匀后即得到呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂。优选的，搅拌可采用机械搅拌，搅拌的转速为100rad/min，搅拌时间为10min。
优选的，上述方法中，呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂投入待处理水中的投加量为：10～50mg/L。该用量既能达到吸附去除的效果，也不会造成吸附剂的浪费，并便于后续回收处理。
上述方法中，提质褐煤吸附剂采用比表面积为185.6m2/g，孔容积为0.103cm3/g，平均孔径为18.5nm，粒度为1～3mm的提质褐煤吸附剂，脱水提质褐煤吸附剂的孔径D与所处理水中多环麝香污染物粒径d之比为3.7～4.2。
上述方法中，提质褐煤吸附剂加入待处理水中的吸附时间为80～120分钟。
上述方法还包括：吸附完成后，将冰水混合态提质褐煤吸附剂取出，采用水蒸气高温解吸以循环使用的步骤。优选的，水蒸气高温解吸的温度为130±5℃，解吸时间为30±5min。
本发明实施例的方法采用经过脱水提质后的褐煤作为吸附剂，在冰水混合状态下，实现最大限度地去除污水中的多环麝香类POPs污染物质，并便于对后续吸附剂回收处理。
下面结合具体实施例对本发明的方法作进一步说明。
本实施例吸附剂采用经脱水提质后的褐煤。褐煤的含水率一般在30-50％，经热压提质脱水后，其中80-90％左右的水分可被挤出。则褐煤表面积内部将会出现孔隙。与活性炭的孔隙以微孔(<2nm)为主不同，脱水提质后的褐煤孔径多在10-50nm，处于中孔范围。而中孔孔径对于吸附多环芳烃类POPs是最适宜的孔径。所用脱水提质褐煤可采用中国矿业大学(北京)水污染控制工程研究所生产的脱水提质褐煤，该脱水提质褐煤的比表面积为185.6m2/g，孔容积为0.103cm3/g，平均孔径为18.5nm，粒度为1～3mm；所处理水中的多环麝香的多环麝香污染物粒径为3～5nm，脱水提质褐煤吸附剂孔径(D)与多环麝香污染物粒径(d)之比D/d为3.7-4.2。在此条件下，脱水提质褐煤吸附剂对多环麝香的去除效率最高。
将脱水提质褐煤颗粒倒入200mL烧杯中，至100mL刻度为止；之后，灌注自来水至100mL刻度，使水刚刚浸没褐煤吸附剂后冷冻4h，形成冰坨后，对烧杯进行水浴加热，使烧杯中的褐煤吸附剂和水呈冰水混合状态，采用机械搅拌装置对呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂进行均匀搅拌，搅拌叶片的转速设为100rad/min，搅拌10min，搅拌后得到呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂，之后，称取20mg呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂投加到1000mL含有多环麝香的废水中；多环麝香的初始浓度为648.3ng/L。在0～120min内，废水中残余多环麝香浓度的变化如下图1所示，由图1可知，吸附时间超过80min后，去除率基本稳定，在87.2％以上。因此，确定最佳吸附时间为100min。
由于在脱水提质褐煤吸附剂表面及孔道内掺杂有冰晶。在此条件下，多环麝香的凝固点远低于水的凝固点，而冰晶主要附着在褐煤吸附剂表面及孔道内。因此，水中的多环麝香污染物在短时间内迅速富集到提质褐煤吸附剂表面及孔道内。吸附剂使用一段时间，当去除率降低到70％以下时，即停止吸附。将冰水混合态褐煤吸附剂取出，采用水蒸气高温解吸。水蒸气解吸温度设定在130±5℃，解吸时间设定为30±5min。经过解吸处理后，吸附剂可循环使用。
实施例：
取北京市密云经济开发区某污水厂经常规处理后的出水作为测试水样。该水样中COD为36.9mg/L，多环麝香为543.2ng/L。取水样1L，向水样中投加冰水混合态褐煤吸附剂20mg/L，吸附100min后，水中多环麝香与COD的变化情况如下表1所示。
表1 废水中多环麝香和COD经吸附后的变化情况表
污染物 进水浓度 出水浓度 去除率(％)
COD 36.9(mg/L) 13.6(mg/L) 63.1
多环麝香 543.2(ng/L) 40.7(ng/L) 92.5
由表1的检测结果可知，水中多环麝香经本发明系统处理后，其去除率可达92.5％，处理效果良好。
本发明的方法，在冰水混合状态下利用提质褐煤作为吸附剂去除水中多环麝香，原料廉价易得，运行费用低，一次性投资，处理高效，效果好，工艺简单易行，无二次污染，为水中多环麝香类POPs物质的处理提供了一条全新的途径。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种去除水中多环麝香的方法，其特征在于，包括：
将呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂，加入到待处理的水中，利用主要附着于所述提质褐煤吸附剂表面及孔道内的冰晶，将所述水中的多环麝香污染物富集到所述提质褐煤吸附剂表面及孔道内，吸附去除水中的多环麝香污染物；
所述呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂通过以下方式制得：将脱水提质褐煤吸附剂放置在容器中，向所述容器中加入自来水浸没所述脱水提质褐煤吸附剂后冷冻，形成冰坨后再加热融化至冰水混合状态，搅拌均匀后即得到呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂。
2.根据权利要求1所述的去除水中多环麝香的方法，其特征在于，所述搅拌采用机械搅拌，搅拌的转速为100rad/min，搅拌时间为10min。
3.根据权利要求1至2任一项所述的去除水中多环麝香的方法，其特征在于，所述呈冰水混合态的提质褐煤吸附剂投入待处理水中的投加量为：10～50mg/L。
4.根据权利要求1至2任一项所述的去除水中多环麝香的方法，其特征在于，所述提质褐煤吸附剂采用比表面积为185.6m2/g，孔容积为0.103cm3/g，平均孔径为18.5nm，吸附剂粒度为1～3mm的提质褐煤吸附剂。
5.根据权利要求1至2任一项所述的去除水中多环麝香的方法，其特征在于，所述脱水提质褐煤吸附剂的孔径D与所处理水中多环麝香污染物粒径d之比为3.7～4.2。
6.根据权利要求1至2任一项所述的去除水中多环麝香的方法，其特征在于，所述方法中，提质褐煤吸附剂加入待处理水中的吸附时间为80～120分钟。
7.根据权利要求1至2任一项所述的去除水中多环麝香的方法，其特征在于，还包括：
吸附完成后，将冰水混合态提质褐煤吸附剂取出，采用水蒸气高温解吸以循环使用的步骤。
8.根据权利要求7所述的去除水中多环麝香的方法，其特征在于，所述水蒸气高温解吸的温度为130±5℃，解吸时间为30±5min。
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