CN106334523A - 一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭及其制备方法 - Google Patents

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屈义
王德国
孙军涛
肖付刚
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赵明涛
田文翰
余小娜
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Abstract

本发明提供了一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭，由以下步骤制成：（1）将活性炭用粉碎机粉碎后，过筛，去离子水反复清洗至水中无杂质，干燥，得到预处理活性炭；（2）将步骤（1）所述预处理活性炭浸泡于H2O2溶液中，水浴，再用纯水反复冲洗活性炭至滤液呈中性，再将冲洗后的活性炭置于烘箱内干燥，得到改性活性炭；本发明还提供了一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法。本发明制备的活性炭性能稳定、成本低、水中溴酸盐去除率高，也不会产生二次污染。

Description

一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭及其制备方法
技术领域
本发明属于水处理用活性炭技术领域，具体涉及一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭及其制备方法。
背景技术
溴酸盐是含有溴离子的原水用臭氧消毒时形成的消毒副产物，具有致癌、致畸、致突变等三致作用和多种毒性，是一种2B级潜在致癌物，不仅会污染生态环境，而且对人类会产生毒害作用，甚至诱导人类发生多种疾病，并具有一定DNA和染色体水平的遗传毒性。《饮用天然矿泉水》GB 8537-2008规定，我国矿泉水中溴酸盐限值为10μg/L。调查结果显示， 我国矿泉水存在溴酸盐超标问题。2008年1月至2010年9月《饮用天然矿泉水》（GB 8537-2008）国标实施前后矿泉水中溴酸盐含量调查发现，2008年1月-2009年9月国标实施前，520份（来自59家企业）矿泉水成品水中溴酸盐超标率为42.12%；2009年10月-2010年9月国标实施后，105份（来自46家企业）矿泉水成品水中溴酸盐超标率为18.10%。国标的实施使溴酸盐超标现象有所好转，但仍然存在。
为了去除水中的溴酸盐，现有技术主要采用纳米零价铁直接还原溴酸盐或优化臭氧化条件、活性炭等吸附法；纳米零价铁具有很强的还原性和活性，当将纳米零价铁负载到颗粒活性炭上后，纳米零价铁能够利用其较强的活性和还原性直接还原水中的溴酸盐，但是因为纳米零价铁还原性强，很容易被氧化，所以半衰期短，很容易失效而丧失净水功能，故具有较小的溴酸盐去除容量；吸附法效果也不理想，反渗透成本较高，需要大量的电能和水，使用麻烦，浓缩液难以处理，易产生二次污染。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足而提供一种溴酸盐去除率高的去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭。
本发明的另一个目的是提供一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的具体技术方案是：
一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭，由以下步骤制成：
（1）将活性炭用粉碎机粉碎后，过筛，去离子水反复清洗至水中无杂质，干燥至恒重，得到预处理活性炭；
（2）将步骤（1）所述预处理活性炭浸泡于H2O2 溶液中，水浴，再用超纯水反复冲洗活性炭至滤液呈中性，再将冲洗后的活性炭进行干燥处理，得到改性活性炭。
一种如权利要求1所述的用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：
（1）将活性炭用粉碎机粉碎后，过筛，去离子水反复清洗至水中无杂质，干燥至恒重，得到预处理活性炭；
（2）将步骤（1）所述预处理活性炭浸泡于H2O2 溶液中，水浴，再用超纯水反复冲洗活性炭至滤液呈中性，再将冲洗后的活性炭进行干燥处理，得到改性活性炭。
优选的，所述H2O2 溶液与预处理活性炭的添加比例为1:20-25。
优选的，所述筛的目数是100-300目。
优选的，所述步骤（1）中干燥温度为100-120 ℃。
优选的，所述步骤（2）中水浴的温度为50-70 ℃，水浴时间为2-4 h。
优选的，所述步骤（2）中干燥温度为90-110 ℃，干燥时间为18-26 h。
优选的，所述步骤（2）中H2O2 溶液的浓度为30% 。
本发明的有益效果：
过氧化氢作为清洁、安全的氧化剂具有较强的氧化能力，在一定条件下形成自由基，对水中多种杂质具备极强的去除能力，且反应产物为H2O 和 O2，较为安全，而且过氧化氢较臭氧成本低，易于控制，药剂稳定，传质效率好，利用率高，另外活性炭可进一步促进过氧化氢转化为自由基，提高矿化有机物的能力；选择浓度30%的H2O2 溶液可以使活性炭的性能达到最优，避免因为浓度过大导致活性炭孔壁的塌陷或堵塞部分孔径极小的微孔, 致使比表面积和孔容下降；70 ℃水浴可以使预处理活性炭与H2O2 溶液充分反应，使活性炭的性能达到最优，温度过低会增加反应时间，容易使预处理活性炭反应不充分，温度过高制备的活性炭性能较低，溴酸盐的除去率低。本发明活性炭制备工艺简捷，投资少，原料成本低、能耗低，属于低碳技术发展方向，符合国家社会节能减排发展方向；该活性炭稳定性强、成本低、水中溴酸盐去除率高、不会对水造成二次污染，既健康又环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明：
实施例 1
一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭，由以下步骤制成：
（1）将活性炭用万能粉碎机粉碎后，过100目筛，去离子水反复清洗至水中无杂质，100℃下干燥至恒重，得到预处理活性炭；
（2）将步骤（1）所述预处理活性炭浸泡于H2O2 溶液中，按照1g预处理活性炭加20mL浓度为30%的H2O2 溶液的比例加入H2O2 溶液，在50 ℃下恒温水浴4 h，再用超纯水反复冲洗活性炭至滤液呈中性，再将冲洗后的活性炭置于烘箱内于110 ℃干燥18 h，得到改性活性炭。
一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：
（1）将活性炭用万能粉碎机粉碎后，过100目筛，去离子水反复清洗至水中无杂质，100℃下干燥至恒重，得到预处理活性炭；
（2）将步骤（1）所述预处理活性炭浸泡于H2O2 溶液中，按照1g预处理活性炭加20mL浓度为30%的H2O2 溶液的比例加入H2O2 溶液，在50 ℃下恒温水浴4 h，再用超纯水反复冲洗活性炭至滤液呈中性，再将冲洗后的活性炭置于烘箱内于110 ℃干燥18 h，得到改性活性炭。
采用本实施例制得的改性活性炭制成过滤柱，由过滤柱下部引入原水，经过滤柱过滤后，过滤柱上层引出处理后的出水，检测原水、出水中溴酸盐的残余量和降解率。原水中溴酸盐的含量为0.53 mg/L，活性炭投入量2.5 g/L，出水中溴酸盐的含量为0.031 mg/L，测得溴酸盐去除率为94.18%。
实施例 2
一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭，由以下步骤制成：
（1）将活性炭用万能粉碎机粉碎后，过300目筛，去离子水反复清洗至水中无杂质， 120℃下干燥至恒重，得到预处理活性炭；
（2）将步骤（1）所述预处理活性炭浸泡于H2O2 溶液中，按照1g预处理活性炭加25mL浓度为30%的H2O2 溶液的比例加入H2O2 溶液，在70 ℃下恒温水浴2h，再用超纯水反复冲洗活性炭至滤液呈中性，再将冲洗后的活性炭置于烘箱内于90 ℃干燥26 h，得到改性活性炭。
一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：
（1）将活性炭用万能粉碎机粉碎后，过300目筛，去离子水反复清洗至水中无杂质， 120℃下干燥至恒重，得到预处理活性炭；
（2）将步骤（1）所述预处理活性炭浸泡于H2O2 溶液中，按照1g预处理活性炭加25mL浓度为30%的H2O2 溶液的比例加入H2O2 溶液，在70 ℃下恒温水浴2h，再用超纯水反复冲洗活性炭至滤液呈中性，再将冲洗后的活性炭置于烘箱内于90 ℃干燥26 h，得到改性活性炭。
采用本实施例制得的改性活性炭制成过滤柱，由过滤柱下部引入原水，经过滤柱过滤后，过滤柱上层引出处理后的出水，检测原水、出水中溴酸盐的残余量和降解率。原水中溴酸盐的含量为4.99mg/L，活性炭投入量2.5 g/L，出水中溴酸盐的含量为0.03mg/L，测得溴酸盐去除率为99.39%。
实施例 3
一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭，由以下步骤制成：
（1）将活性炭用万能粉碎机粉碎后，过200目筛，去离子水反复清洗至水中无杂质，110℃下干燥至恒重，得到预处理活性炭；
（2）将步骤（1）所述预处理活性炭浸泡于H2O2 溶液中，按照1g预处理活性炭加23mL浓度为30%的H2O2 溶液的比例加入H2O2 溶液，在60 ℃下恒温水浴3 h，再用超纯水反复冲洗活性炭至滤液呈中性，再将冲洗后的活性炭置于烘箱内于100 ℃干燥20 h，得到改性活性炭。
一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：
（1）将活性炭用万能粉碎机粉碎后，过200目筛，去离子水反复清洗至水中无杂质，110℃下干燥至恒重，得到预处理活性炭；
（2）将步骤（1）所述预处理活性炭浸泡于H2O2 溶液中，按照1g预处理活性炭加23mL浓度为30%的H2O2 溶液的比例加入H2O2 溶液，在60 ℃下恒温水浴3 h，再用超纯水反复冲洗活性炭至滤液呈中性，再将冲洗后的活性炭置于烘箱内于100 ℃干燥20 h，得到改性活性炭。
采用本实施例制得的改性活性炭制成过滤柱，由过滤柱下部引入原水，经过滤柱过滤后，过滤柱上层引出处理后的出水，检测原水、出水中溴酸盐的残余量和降解率。原水中溴酸盐的含量为2.6 mg/L，活性炭投入量2.5 g/L，出水中溴酸盐的含量为0.039mg/L，测得溴酸盐去除率为98.49%。
实施例1-3表明本发明制备的改性活性炭对溴酸盐的去除率达到94.18%以上，说明本发明对溴酸盐的去除率高、没有二次污染、成本低、制备简单。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭，其特征在于，由以下步骤制成：
（1）将活性炭用粉碎机粉碎后，过筛，去离子水反复清洗至水中无杂质，干燥至恒重，得到预处理活性炭；
（2）将步骤（1）所述预处理活性炭浸泡于H2O2 溶液中，水浴，再用超纯水反复冲洗活性炭至滤液呈中性，再将冲洗后的活性炭进行干燥处理，得到改性活性炭。
2.一种如权利要求1所述的用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将活性炭用粉碎机粉碎后，过筛，去离子水反复清洗至水中无杂质，干燥至恒重，得到预处理活性炭；
（2）将步骤（1）所述预处理活性炭浸泡于H2O2 溶液中，水浴，再用超纯水反复冲洗活性炭至滤液呈中性，再将冲洗后的活性炭进行干燥处理，得到改性活性炭。
3.一种如权利要求2所述的用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述H2O2 溶液与预处理活性炭的添加比例为1:20-25。
4.一种如权利要求2所述的用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述筛的目数是100-300目。
5.一种如权利要求2所述的用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中干燥温度为100-120 ℃。
6.一种如权利要求2所述的用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中水浴的温度为50-70 ℃，水浴时间为2-4 h。
7.一种如权利要求2所述的用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中干燥温度为90-110 ℃，干燥时间为18-26 h。
8.一种如权利要求2所述的用于去除饮用水中溴酸盐的改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中H2O2 溶液的浓度为30% 。
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