CN105776714B - 一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置及其工作方法，包括进水管，反应釜，冷凝装置，排液管，排泥管，排水管，反冲洗水管，控制系统，支架；净水操作时，控制系统控制进水管将含四氯化碳的地下水输送至反应釜内，地下水在反应釜内加热反应之后，受热蒸发的四氯化碳进入冷凝装置冷凝后从排液管排出，地下水中的沉淀从排泥管排出，反应后的清水从排水管排出；反冲洗操作时，控制系统控制反冲洗水管将清水输送至反应釜内部，最终水流将反应产生的沉淀和浮渣冲洗干净并从排泥管排出。本发明所述的一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置及其工作方法，采用采用高温蒸发加触媒的工艺，处理地下水中四氯化碳性价比高，效果好。

Description

一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置及其工作方法
技术领域
本发明属于地下水污染处理装置领域，具体涉及一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置及其工作方法。
背景技术
四氯化碳(CCl4)是一种人工合成的低沸点有机氯代烃(比重1.591g/cm3，沸点77℃)，微溶于水。国外研究表明：四氯化碳属于典型的肝脏毒物，高浓度时，首先是影响中枢神经系统，随后影响肝、肾。它在环境中具有持久性、长期残留性和生物蓄积性，因此自1979年被美国EPA列入了“含四氯化碳实验室中优先控制的污染物”，也被我国列入了68种“水中优先控制的污染物”名单。
上个世纪七十年代由于大量制造和使用农药，造成了一些地区实验室中被四氯化碳污染，如美国的密西根含水层和加拿大渥太华附近的含水层均受到过四氯化碳的污染(在含水层中它多以非水相(NAPL)存在)。
美国前Fortord Army军事基地造成的污染使得Marina的市政供水中CCl4超标，2000年8月测得CCl4浓度达15μg/L。美国Livermore地区的实验室排放残液中监测发现有毒有害垃圾的堆放导致CCl4污染物的产生，有毒物质渗滤液中CCl4的浓度高达500μg/L。2000年4月，Hafner&Sons垃圾填埋场附近的MW-10井中实验室中CCl4浓度达6.3μg/L。
现有治理技术
四氯化碳是常见的有机污染物，容易随雨水或灌溉水通过淋溶作用进入土壤和水体，引起土壤和水体的污染。目前有关实验室中四氯化碳残液污染治理的传统方法有以下几种。
1.活性炭吸附法
用活性炭吸附水源中的四氯化碳残液，无需添加任何化学试剂，技术要求不高，低浓度吸附效果好，一些难以降解的物质可直接吸附在活性炭上。通过考察了活性炭投加量、吸附时间、温度等因素对去除效果的影响。
此法工艺成熟，操作简单效果可靠，但吸附效率不稳定，四氯化碳残液处于低浓度时效果好，高浓度时处理不稳定，有效吸附寿命短，载体需要进行二次解吸才能进行循环运用，且通过溶剂解吸后的溶液，又形成含四氯化碳的混合体，如何再将其分离，需要进一步研究。
2.原位化学氧化法
原位化学修复技术采用的氧化剂高锰酸盐、Fenton试剂、过氧化氢和过硫酸盐等。将氧化剂注入含有大量的天然铁矿物，在铁矿物催化的作用下氧化反应能有效修复有机污染物。研究表明原位化学修复技术容易使修复区产生矿化、土壤板结、透水性差，改变了修复区结构。
3.生物修复法
利用生物注射和有机粘土吸附生物活性菌，通过生物的代谢作用，减少地下环境中有毒有害化合物的工程技术方法，原位生物修复法能够处理大范围的污染物，并且能完全分解污染物。
目前原位生物法对于处理实验室中有机物污染源是一项新兴的技术，生物修复的关键因素是合适的电子受体，而氧是最好的电了受体，由于在此环境中缺乏氧这一电子受体，同时微生物营养物质的供给不足，也使得微生物的生物降解不能持久。
4.渗透反应墙修复法
利用填充有活性反应介质材料的被动反应区，当受污染的实验室中通过时，其中的污染物质与反应介质发生物理、化学和生物等作用而被降解、吸附、沉淀或去除，从而使污水得以净化。
但是渗透性反应墙存在易被堵塞，实验室中的氧化还原电位等天然环境条件易遭破坏，运行维护相对复杂等缺点，加上双金属系统、纳米技术成本较高，这些因素阻碍了渗透性反应墙的进一步发展及大力推广。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置，包括进水管1，反应釜2，冷凝装置3，排液管4，排泥管5，排水管6，反冲洗水管7，控制系统8，支架9；所述支架9上部设有控制系统8和反应釜2，所述反应釜2上部设有冷凝装置3，反应釜2侧面下部设有进水管1，反应釜2底部设有排泥管5、排水管6和反冲洗水管7，所述冷凝装置3一侧下部设有排液管4。
进一步的，所述反应釜2，包括循环热水管2-1，温度传感器2-2，中心填料桶2-3，滤网2-4，一号水位传感器2-5，二号水位传感器2-6，触媒球层2-7，活性炭层2-8，支撑板2-9，四氯化碳浓度传感器2-10；所述循环热水管2-1为螺旋形管道，循环热水管2-1位于反应釜2内部，循环热水管2-1下端和上端分别有一段水平管道，热水从循环热水管2-1下端的水平管道进入循环热水管2-1并从上端的水平管道排出；所述温度传感器2-2位于反应釜2侧面内壁上，温度传感器2-2上端距离反应釜2侧壁上端的距离为15cm～30cm，温度传感器2-2与控制系统8通过导线连接；所述中心填料桶2-3为上端圆柱下端圆台形的中空结构，中心填料桶2-3竖直布置在反应釜2内部，中心填料桶2-3的中心与反应釜2的中心重合，中心填料桶2-3底部与反应釜2内壁无缝焊接，中心填料桶2-3直径为反应釜2直径的0.6～0.4倍，中心填料桶2-3上端距反应釜2上檐口的距离为5cm～15cm；所述滤网2-4位于中心填料筒2-3上，滤网2-4为环形的网状结构，滤网2-4上端距离中心填料筒2-3上檐口的距离为15cm～20cm；所述一号水位传感器2-5位于中心填料筒2-3外壁上，一号水位传感器2-5到中心填料筒2-3上檐口的距离为5cm～10cm，一号水位传感器2-5与控制系统8通过导线连接；所述二号水位传感器2-6位于中心填料筒2-3外壁上，二号水位传感器2-6位于一号水位传感器2-5上方，二号水位传感器2-6到中心填料筒2-3上檐口的距离为1cm～3cm，二号水位传感器2-6与控制系统8通过导线连接；所述触媒球层2-7位于中心填料筒2-3内部，触媒球层2-7厚度为50cm～80cm；所述活性炭层2-8位于中心填料筒2-3内部，活性炭层2-8位于触媒球层2-7下部，活性炭层2-8厚度为50cm～80cm；所述支撑板2-9位于中心填料筒2-3内部，支撑板2-9为带有均匀分布的多条环形通孔的圆盘形结构，支撑板2-9外侧边缘与中心填料筒2-3内壁垂直无缝焊接，支撑板2-9位于活性炭层2-8下部；所述四氯化碳浓度传感器2-10位于中心填料筒2-3侧壁下部内壁上，四氯化碳浓度传感器2-10到中心填料筒2-3底部的距离为5cm～10cm，四氯化碳浓度传感器2-10与控制系统8通过导线连接。
进一步的，所述触媒球层2-7，包括，环形杆2-7-1，触媒球2-7-2；其中所述环形杆2-7-1为圆环形结构，环形杆2-7-1数量为三个，每两个环形杆2-7-1相互垂直相交且环形杆2-7-1中心重合，三个环形杆2-7-1两两相交构成球形笼状结构；所述触媒球2-7-2为圆球形结构，触媒球2-7-2数量为6个，触媒球2-7-2连接在环形杆2-7-1相交的交点位置。
进一步的，所述冷凝装置3，包括循环冷水管3-1，中央导气管3-2；所述循环冷水管3-1竖直布置在冷凝装置3内部，循环冷水管3-1上下两端分别有一端水平延伸的直管，冷水从循环冷水管3-1下端的直管进入循环冷水管3-1并从上端的直管排出；所述中央导气管3-2为圆柱形中空结构，中央导气管3-2上端带有圆锥形顶盖，中央导气管3-2下端与反应釜2贯通连接，中央导气管3-2上端距冷凝装置3上端内壁的距离为15cm～30cm。
进一步的，所述触媒球层2-7由高分子材料压模成型，触媒球层2-7按重量份数计的组成成分和制造过程如下：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.35μS/cm～0.50μS/cm的超纯水2500～3000份，启动反应釜内搅拌器，转速为15rpm～35rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至100℃～115℃；依次加入磷酸三正丁酯10～20份、正丁酸正丁酯10～20份、次氯酸乙酯10～20份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.2～8.5，将搅拌器转速调至50rpm～65rpm，温度为125℃～145℃，酯化反应5～15小时；
第2步、取邻水杨酸乙酯10～15份、草酸二乙酯10～15份粉碎，粉末粒径为200～350目；加入纳米级硼酸铑200～250份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为10mm～15mm，采用剂量为1.5kGy～3.0kGy、能量为1.25MeV～1.40MeV的α射线辐照5min～15min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于磷酸二乙酯35～40份中，加入反应釜，搅拌器转速为45rpm～65rpm，温度为90℃～125℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa～-0.02MPa，保持此状态反应2h～20h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.01～0.02MPa，保温静置2h～20h；之后搅拌器转速提升至70rpm～85rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入乙酸正丙酯10～25份、草酸异丙脂10～25份完全溶解后，加入交联剂20～30份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为3.0～4.5，保温静置2h～20h；
第4步、在搅拌器转速为45rpm～70rpm时，依次加入硝酸正丙酯10～25份、碳酸正二丙酯10～25份和甲酸烯丙酯10～25份，提升反应釜压力，使其达到0.21MPa～0.45MPa，温度为80℃～100℃，聚合反应2h～20h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至30℃～50℃，出料，入压模机即可制得触媒球层2-7；
所述交联剂为对氨基苯甲酸异丁酯；
所述纳米级硼酸铑的粒径为50nm～100nm。
进一步的，本发明还公开了一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置的工作方法，包括以下内容：
第1步、进水管1将含四氯化碳的地下水输送至反应釜2内，温度为90℃～95℃的热水从循环热水管2-1下端流入反应釜2，地下水在反应釜2内经循环热水管2-1加热至77℃，蒸发的四氯化碳蒸汽从反应釜2上部进入冷凝装置3内，蒸汽在冷凝装置3内冷凝后从排液管4排出，反应釜2内地下水从滤网2-4流过进入中心填料筒2-3，地下水在中心填料筒2-3内依次流过触媒球层2-7，活性炭层2-8和支撑板2-9，最终生成的洁净水从排水管6排出，地下水中含有的泥沙在反应釜2内沉淀后，最终沿排泥管5排出。
第2步、当温度传感器2-2测得的温度高于77℃时，控制系统8控制循环热水管2-1减小进水流量，当温度传感器2-2测得的温度低于77℃时，控制系统8控制循环热水管2-1增加进水流量。
第3步、当水位到达一号水位传感器2-5位置时，控制系统8控制开启排水管6开启，当水位达到二号水位传感器2-6位置时，控制系统8控制进水管1减小进水流量。
第4步、当四氯化碳浓度传感器2-10测得的四氯化碳浓度偏高时，控制系统8控制进水管1减小进水流量，当四氯化碳浓度传感器2-10测得的四氯化碳浓度偏低时，控制系统8控制进水管1增加进水流量。
第5步、当系统进行反冲洗操作时，控制系统8控制关闭排水管6并开启反冲洗水管7，清水从反冲洗水管7进入中心填料筒2-3并依此经过活性炭层2-8、触媒球层2-7和滤网2-4，最终冲洗水从排泥管5流出系统。
本发明专利公开的一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置及其工作方法，其优点在于。
(1)该装置采用高温蒸发加触媒的工艺，污水处理效率高。
(2)该装置触媒球层为高分子材料压膜成型，触媒效果好，产品使用周期长。
(3)整体设备设计合理，能耗低，维护方便。
本发明所述的一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置及其工作方法，采用高温蒸发加触媒的工艺，处理地下水中四氯化碳性价比高，效果好。
附图说明
图1是本发明中所述的一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置示意图。
图2是本发明中所述的反应釜示意图。
图3是本发明中所述的触媒球层结构示意图。
图4是本发明中所述的冷凝装置示意图。
图5是本发明中所述的触媒球层2-7与对照例随时间增加催化效果效率衰减率对比图。
以上图1～图4中，进水管1，反应釜2，循环热水管2-1，温度传感器2-2，中心填料桶2-3，滤网2-4，一号水位传感器2-5，二号水位传感器2-6，触媒球层2-7，环形杆2-7-1，触媒球2-7-2，活性炭层2-8，支撑板2-9，四氯化碳浓度传感器2-10，冷凝装置3，循环冷水管3-1，中央导气管3-2，排液管4，排泥管5，排水管6，反冲洗水管7，控制系统8，支架9。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置及其工作方法进行进一步说明。
如图1所示，是本发明提供的一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置示意图。从图中看出，包括进水管1，反应釜2，冷凝装置3，排液管4，排泥管5，排水管6，反冲洗水管7，控制系统8，支架9；净水操作时，控制系统8控制进水管1将含四氯化碳的地下水输送至反应釜2内，地下水在反应釜2内加热反应之后，受热蒸发的四氯化碳进入冷凝装置3冷凝后从排液管4排出，地下水中的沉淀从排泥管5排出，反应后的清水从排水管6排出；反冲洗操作时，控制系统8控制反冲洗水管7将清水输送至反应釜2内部，最终水流将反应产生的沉淀和浮渣冲洗干净并从排泥管5排出。
如图2所示，是本发明中所述的反应釜示意图。从图2或图1中看出，所述反应釜2，包括循环热水管2-1，温度传感器2-2，中心填料桶2-3，滤网2-4，一号水位传感器2-5，二号水位传感器2-6，触媒球层2-7，活性炭层2-8，支撑板2-9，四氯化碳浓度传感器2-10；所述循环热水管2-1为螺旋形管道，循环热水管2-1位于反应釜2内部，循环热水管2-1下端和上端分别有一段水平管道，热水从循环热水管2-1下端的水平管道进入循环热水管2-1并从上端的水平管道排出；所述温度传感器2-2位于反应釜2侧面内壁上，温度传感器2-2上端距离反应釜2侧壁上端的距离为15cm～30cm，温度传感器2-2与控制系统8通过导线连接；所述中心填料桶2-3为上端圆柱下端圆台形的中空结构，中心填料桶2-3竖直布置在反应釜2内部，中心填料桶2-3的中心与反应釜2的中心重合，中心填料桶2-3底部与反应釜2内壁无缝焊接，中心填料桶2-3直径为反应釜2直径的0.6～0.4倍，中心填料桶2-3上端距反应釜2上檐口的距离为5cm～15cm；所述滤网2-4位于中心填料筒2-3上，滤网2-4为环形的网状结构，滤网2-4上端距离中心填料筒2-3上檐口的距离为15cm～20cm；所述一号水位传感器2-5位于中心填料筒2-3外壁上，一号水位传感器2-5到中心填料筒2-3上檐口的距离为5cm～10cm，一号水位传感器2-5与控制系统8通过导线连接；所述二号水位传感器2-6位于中心填料筒2-3外壁上，二号水位传感器2-6位于一号水位传感器2-5上方，二号水位传感器2-6到中心填料筒2-3上檐口的距离为1cm～3cm，二号水位传感器2-6与控制系统8通过导线连接；所述触媒球层2-7位于中心填料筒2-3内部，触媒球层2-7厚度为50cm～80cm；所述活性炭层2-8位于中心填料筒2-3内部，活性炭层2-8位于触媒球层2-7下部，活性炭层2-8厚度为50cm～80cm；所述支撑板2-9位于中心填料筒2-3内部，支撑板2-9为带有均匀分布的多条环形通孔的圆盘形结构，支撑板2-9外侧边缘与中心填料筒2-3内壁垂直无缝焊接，支撑板2-9位于活性炭层2-8下部；所述四氯化碳浓度传感器2-10位于中心填料筒2-3侧壁下部内壁上，四氯化碳浓度传感器2-10到中心填料筒2-3底部的距离为5cm～10cm，四氯化碳浓度传感器2-10与控制系统8通过导线连接。
如图3所示，是本发明中所述的触媒球层结构示意图，从图3中看出，所述触媒球层2-7，包括，环形杆2-7-1，触媒球2-7-2；其中所述环形杆2-7-1为圆环形结构，环形杆2-7-1数量为三个，每两个环形杆2-7-1相互垂直相交且环形杆2-7-1中心重合，三个环形杆2-7-1两两相交构成球形笼状结构；所述触媒球2-7-2为圆球形结构，触媒球2-7-2数量为6个，触媒球2-7-2连接在环形杆2-7-1相交的交点位置。
如图4所示，是本发明中所述的冷凝装置示意图。从图4或图1中看出，所述冷凝装置3，包括循环冷水管3-1，中央导气管3-2；所述循环冷水管3-1竖直布置在冷凝装置3内部，循环冷水管3-1上下两端分别有一端水平延伸的直管，冷水从循环冷水管3-1下端的直管进入循环冷水管3-1并从上端的直管排出；所述中央导气管3-2为圆柱形中空结构，中央导气管3-2上端带有圆锥形顶盖，中央导气管3-2下端与反应釜2贯通连接，中央导气管3-2上端距冷凝装置3上端内壁的距离为15cm～30cm。
本发明所述的一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置及其工作方法的工作过程是。
第1步、进水管1将含四氯化碳的地下水输送至反应釜2内，温度为90℃～95℃的热水从循环热水管2-1下端流入反应釜2，地下水在反应釜2内经循环热水管2-1加热至77℃，蒸发的四氯化碳蒸汽从反应釜2上部进入冷凝装置3内，蒸汽在冷凝装置3内冷凝后从排液管4排出，反应釜2内地下水从滤网2-4流过进入中心填料筒2-3，地下水在中心填料筒2-3内依次流过触媒球层2-7，活性炭层2-8和支撑板2-9，最终生成的洁净水从排水管6排出，地下水中含有的泥沙在反应釜2内沉淀后，最终沿排泥管5排出。
第2步、当温度传感器2-2测得的温度高于77℃时，控制系统8控制循环热水管2-1减小进水流量，当温度传感器2-2测得的温度低于77℃时，控制系统8控制循环热水管2-1增加进水流量。
第3步、当水位到达一号水位传感器2-5位置时，控制系统8控制开启排水管6开启，当水位达到二号水位传感器2-6位置时，控制系统8控制进水管1减小进水流量。
第4步、当四氯化碳浓度传感器2-10测得的四氯化碳浓度偏高时，控制系统8控制进水管1减小进水流量，当四氯化碳浓度传感器2-10测得的四氯化碳浓度偏低时，控制系统8控制进水管1增加进水流量。
第5步、当系统进行反冲洗操作时，控制系统8控制关闭排水管6并开启反冲洗水管7，清水从反冲洗水管7进入中心填料筒2-3并依此经过活性炭层2-8、触媒球层2-7和滤网2-4，最终冲洗水从排泥管5流出系统。
本发明所述的一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置及其工作方法，采用高温蒸发加触媒的工艺，处理地下水中四氯化碳性价比高，效果好。
以下是本发明所述触媒球层2-7的制造过程的实施例，实施例是为了进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
按重量份数计，并按照以下步骤制造本发明所述触媒球层2-7：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.35μS/cm的超纯水2500份，启动反应釜内搅拌器，转速为15rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至100℃；依次加入磷酸三正丁酯10份、正丁酸正丁酯10份、次氯酸乙酯10份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.2，将搅拌器转速调至50rpm，温度为125℃，酯化反应5小时；
第2步、取邻水杨酸乙酯10份、草酸二乙酯10份粉碎，粉末粒径为200目；加入纳米级硼酸铑200份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为10mm，采用剂量为1.5kGy、能量为1.25MeV的α射线辐照5min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于磷酸二乙酯35份中，加入反应釜，搅拌器转速为45rpm，温度为90℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa，保持此状态反应2h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.01MPa，保温静置2h；之后搅拌器转速提升至70rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入乙酸正丙酯10份、草酸异丙脂10份完全溶解后，加入交联剂20份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为3.0，保温静置2h；
第4步、在搅拌器转速为45rpm时，依次加入硝酸正丙酯10份、碳酸正二丙酯10份和甲酸烯丙酯10份，提升反应釜压力，使其达到0.21MPa，温度为80℃，聚合反应2h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至30℃，出料，入压模机即可制得触媒球层2-7；
所述交联剂为对氨基苯甲酸异丁酯；
所述纳米级硼酸铑的粒径为50nm。
实施例2
按重量份数计，并按照以下步骤制造本发明所述触媒球层2-7：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.50μS/cm的超纯水3000份，启动反应釜内搅拌器，转速为35rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至115℃；依次加入磷酸三正丁酯20份、正丁酸正丁酯20份、次氯酸乙酯20份，搅拌至完全溶解，调节pH值为8.5，将搅拌器转速调至65rpm，温度为145℃，酯化反应15小时；
第2步、取邻水杨酸乙酯15份、草酸二乙酯15份粉碎，粉末粒径为350目；加入纳米级硼酸铑250份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为15mm，采用剂量为3.0kGy、能量为1.40MeV的α射线辐照15min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于磷酸二乙酯40份中，加入反应釜，搅拌器转速为65rpm，温度为125℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.02MPa，保持此状态反应20h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.02MPa，保温静置20h；之后搅拌器转速提升至85rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入乙酸正丙酯25份、草酸异丙脂25份完全溶解后，加入交联剂30份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.5，保温静置20h；
第4步、在搅拌器转速为70rpm时，依次加入硝酸正丙酯25份、碳酸正二丙酯25份和甲酸烯丙酯25份，提升反应釜压力，使其达到0.45MPa，温度为100℃，聚合反应20h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至50℃，出料，入压模机即可制得触媒球层2-7；
所述交联剂为对氨基苯甲酸异丁酯；
所述纳米级硼酸铑的粒径为100nm。
实施例3
按重量份数计，并按照以下步骤制造本发明所述触媒球层2-7：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.40μS/cm的超纯水2800份，启动反应釜内搅拌器，转速为25rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至105℃；依次加入磷酸三正丁酯15份、正丁酸正丁酯15份、次氯酸乙酯15份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.9，将搅拌器转速调至55rpm，温度为135℃，酯化反应9小时；
第2步、取邻水杨酸乙酯12份、草酸二乙酯12份粉碎，粉末粒径为280目；加入纳米级硼酸铑240份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为12mm，采用剂量为1.9kGy、能量为1.30MeV的α射线辐照9min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于磷酸二乙酯37份中，加入反应釜，搅拌器转速55rpm，温度为100℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.015MPa，保持此状态反应10h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.015MPa，保温静置10h；之后搅拌器转速提升至75rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入乙酸正丙酯15份、草酸异丙脂15份完全溶解后，加入交联剂25份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为3.9，保温静置10h；
第4步、在搅拌器转速为50rpm时，依次加入硝酸正丙酯15份、碳酸正二丙酯15份和甲酸烯丙酯15份，提升反应釜压力，使其达到0.35MPa，温度为90℃，聚合反应10h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至40℃，出料，入压模机即可制得触媒球层2-7；
所述交联剂为对氨基苯甲酸异丁酯；
所述纳米级硼酸铑的粒径为80nm。
对照例
对照例为市售某品牌的触媒材料。
实施例4
将实施例1～3制备获得的触媒球层2-7和对照例所述的触媒材料用于四氯化碳催化使用效果对比。对比二者单位重量、使用时间、催化值递减速率随时间变化进行统计，结果如表1所示。
从表1可见，本发明所述的触媒球层2-7，其单位重量、使用时间、催化值递减速率均优于现有技术生产的产品。
此外，如图5所示，是本发明所述的触媒球层2-7随时间增加催化效果效率衰减率的统计。图中看出，实施例1～3所用触媒球层2-7，在使用时间和催化效果效率衰减率均大幅优于现有产品。

Claims (5)

1.一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置，包括进水管（1），反应釜（2），冷凝装置（3），排液管（4），排泥管（5），排水管（6），反冲洗水管（7），控制系统（8），支架（9）；其特征在于：所述支架（9）上部设有控制系统（8）和反应釜（2），所述反应釜（2）上部设有冷凝装置（3），反应釜（2）侧面下部设有进水管（1），反应釜（2）底部设有排泥管（5）、排水管（6）和反冲洗水管（7），所述冷凝装置（3）一侧下部设有排液管（4）；
所述反应釜（2），包括循环热水管（2-1），温度传感器（2-2），中心填料桶（2-3），滤网（2-4），一号水位传感器（2-5），二号水位传感器（2-6），触媒球层（2-7），活性炭层（2-8），支撑板（2-9），四氯化碳浓度传感器（2-10）；所述循环热水管（2-1）为螺旋形管道，循环热水管（2-1）位于反应釜（2）内部，循环热水管（2-1）下端和上端分别有一段水平管道，热水从循环热水管（2-1）下端的水平管道进入循环热水管（2-1）并从上端的水平管道排出；所述温度传感器（2-2）位于反应釜（2）侧面内壁上，温度传感器（2-2）上端距离反应釜（2）侧壁上端的距离为15cm～30cm，温度传感器（2-2）与控制系统（8）通过导线连接；所述中心填料桶（2-3）为上端圆柱下端圆台形的中空结构，中心填料桶（2-3）竖直布置在反应釜（2）内部，中心填料桶（2-3）的中心与反应釜（2）的中心重合，中心填料桶（2-3）底部与反应釜（2）内壁无缝焊接，中心填料桶（2-3）直径为反应釜（2）直径的0.6～0.4倍，中心填料桶（2-3）上端距反应釜（2）上檐口的距离为5cm～15cm；所述滤网（2-4）位于中心填料筒（2-3）上，滤网（2-4）为环形的网状结构，滤网（2-4）上端距离中心填料筒（2-3）上檐口的距离为15cm～20cm；所述一号水位传感器（2-5）位于中心填料筒（2-3）外壁上，一号水位传感器（2-5）到中心填料筒（2-3）上檐口的距离为5cm～10cm，一号水位传感器（2-5）与控制系统（8）通过导线连接；所述二号水位传感器（2-6）位于中心填料筒（2-3）外壁上，二号水位传感器（2-6）位于一号水位传感器（2-5）上方，二号水位传感器（2-6）到中心填料筒（2-3）上檐口的距离为1cm～3cm，二号水位传感器（2-6）与控制系统（8）通过导线连接；所述触媒球层（2-7）位于中心填料筒（2-3）内部，触媒球层（2-7）厚度为50cm～80cm；所述活性炭层（2-8）位于中心填料筒（2-3）内部，活性炭层（2-8）位于触媒球层（2-7）下部，活性炭层（2-8）厚度为50cm～80cm；所述支撑板（2-9）位于中心填料筒（2-3）内部，支撑板（2-9）为带有均匀分布的多条环形通孔的圆盘形结构，支撑板（2-9）外侧边缘与中心填料筒（2-3）内壁垂直无缝焊接，支撑板（2-9）位于活性炭层（2-8）下部；所述四氯化碳浓度传感器（2-10）位于中心填料筒（2-3）侧壁下部内壁上，四氯化碳浓度传感器（2-10）到中心填料筒（2-3）底部的距离为5cm～10cm，四氯化碳浓度传感器（2-10）与控制系统（8）通过导线连接。
2.根据权利要求1所述的一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置，其特征在于：所述触媒球层（2-7），包括，环形杆（2-7-1），触媒球（2-7-2）；其中所述环形杆（2-7-1）为圆环形结构，环形杆（2-7-1）数量为三个，每两个环形杆（2-7-1）相互垂直相交且环形杆（2-7-1）中心重合，三个环形杆（2-7-1）两两相交构成球形笼状结构；所述触媒球（2-7-2）为圆球形结构，触媒球（2-7-2）数量为6个，触媒球（2-7-2）连接在环形杆（2-7-1）相交的交点位置。
3.根据权利要求2所述的一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置，其特征在于：所述冷凝装置（3），包括循环冷水管（3-1），中央导气管（3-2）；所述循环冷水管（3-1）竖直布置在冷凝装置（3）内部，循环冷水管（3-1）上下两端分别有一端水平延伸的直管，冷水从循环冷水管（3-1）下端的直管进入循环冷水管（3-1）并从上端的直管排出；所述中央导气管（3-2）为圆柱形中空结构，中央导气管（3-2）上端带有圆锥形顶盖，中央导气管（3-2）下端与反应釜（2）贯通连接，中央导气管（3-2）上端距冷凝装置（3）上端内壁的距离为15cm～30cm。
4.根据权利要求3所述的一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置，其特征在于：所述触媒球层（2-7）由高分子材料压模成型，触媒球层（2-7）按重量份数计的组成成分和制造过程如下：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.35μS/cm～0.50μS/cm的超纯水2500～3000份，启动反应釜内搅拌器，转速为15rpm～35rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至100℃～115℃；依次加入磷酸三正丁酯10～20份、正丁酸正丁酯10～20份、次氯酸乙酯10～20份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.2～8.5，将搅拌器转速调至50rpm～65rpm，温度为125℃～145℃，酯化反应5～15小时；
第2步、取邻水杨酸乙酯10～15份、草酸二乙酯10～15份粉碎，粉末粒径为200～350目；加入纳米级硼酸铑200～250份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为10mm～15mm，采用剂量为1.5kGy～3.0kGy、能量为1.25MeV～1.40MeV的α射线辐照5min～15min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于磷酸二乙酯35～40份中，加入反应釜，搅拌器转速为45rpm～65rpm，温度为90℃～125℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa～-0.02MPa，保持此状态反应2h～20h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.01～0.02MPa，保温静置2h～20h；之后搅拌器转速提升至70rpm～85rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入乙酸正丙酯10～25份、草酸异丙脂10～25份完全溶解后，加入交联剂20～30份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为3.0～4.5，保温静置2h～20h；
第4步、在搅拌器转速为45rpm～70rpm时，依次加入硝酸正丙酯10～25份、碳酸正二丙酯10～25份和甲酸烯丙酯10～25份，提升反应釜压力，使其达到0.21MPa～0.45MPa，温度为80℃～100℃，聚合反应2h～20h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至30℃～50℃，出料，入压模机即可制得触媒球层（2-7）；
所述交联剂为对氨基苯甲酸异丁酯；
所述纳米级硼酸铑的粒径为50nm～100nm。
5.一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置的工作方法，其特征在于，一种加热触媒法处理地下水中四氯化碳装置的工作方法包括以下几个步骤：
第1步、进水管（1）将含四氯化碳的地下水输送至反应釜（2）内，温度为90℃～95℃的热水从循环热水管（2-1）下端流入反应釜（2），地下水在反应釜（2）内经循环热水管（2-1）加热至77℃，蒸发的四氯化碳蒸汽从反应釜（2）上部进入冷凝装置（3）内，蒸汽在冷凝装置（3）内冷凝后从排液管（4）排出，反应釜（2）内地下水从滤网（2-4）流过进入中心填料筒（2-3），地下水在中心填料筒（2-3）内依次流过触媒球层（2-7），活性炭层（2-8）和支撑板（2-9），最终生成的洁净水从排水管（6）排出，地下水中含有的泥沙在反应釜（2）内沉淀后，最终沿排泥管（5）排出；
第2步、当温度传感器（2-2）测得的温度高于77℃时，控制系统（8）控制循环热水管（2-1）减小进水流量，当温度传感器（2-2）测得的温度低于77℃时，控制系统（8）控制循环热水管（2-1）增加进水流量；
第3步、当水位到达一号水位传感器（2-5）位置时，控制系统（8）控制开启排水管（6）开启，当水位达到二号水位传感器（2-6）位置时，控制系统（8）控制进水管（1）减小进水流量；
第4步、当四氯化碳浓度传感器（2-10）测得的四氯化碳浓度偏高时，控制系统（8）控制进水管（1）减小进水流量，当四氯化碳浓度传感器（2-10）测得的四氯化碳浓度偏低时，控制系统（8）控制进水管（1）增加进水流量；
第5步、当系统进行反冲洗操作时，控制系统（8）控制关闭排水管（6）并开启反冲洗水管（7），清水从反冲洗水管（7）进入中心填料筒（2-3）并依此经过活性炭层（2-8）、触媒球层（2-7）和滤网（2-4），最终冲洗水从排泥管（5）流出系统。
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