一種快速深度處理有機氯農藥廢水的複合材料的製作方法

2023-05-28 08:07:06

一種快速深度處理有機氯農藥廢水的複合材料的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種快速深度處理有機氯農藥廢水的複合材料，以及所述複合材料的製備和應用。複合材料包含納米鐵和載體，二者的重量份分別為5-20重量份和80-95重量份；所述載體為活性炭纖維氈或活性炭纖維布和來源於生物的炭基材料的混合物，二者的重量比為1：9至9：1之間；所述納米鐵的直徑為約100nm。採用本發明的複合材料可快速實現有機氯農藥的降解，30分鐘基本降解完全。
【專利說明】一種快速深度處理有機氯農藥廢水的複合材料
【技術領域】
[0001]本發明涉及水處理【技術領域】，具體地涉及一種用於汙染物的降解材料，特別地涉及一種快速深度處理有機氯農藥廢水的複合材料，以及所述複合材料的製備和應用。
技術背景
[0002]有機氯農藥主要分為以苯為原料和以環戊二烯為原料的兩大類。以苯為原料的有機氯農藥包括使用最早、應用最廣的殺蟲劑DDT、六六六、林丹、甲氧DDT、乙滴涕，還包括一些殺菌劑，如五氯硝基苯、百菌清、稻豐寧等，以及廣譜除草劑敵草隆、綠麥隆等。以環戊二烯為原料的有機氯農藥包括作為殺蟲劑的氯丹、七氯、硫丹、狄氏劑、艾氏劑、異狄氏劑、碳氯特靈等。此外以松節油為原料的莰烯類殺蟲劑、毒殺芬和以萜烯為原料的冰片基氯也屬有機氯農藥。有機氯類農藥是農藥史中使用量最大，使用歷史最長的一類農藥，其化學性質穩定，脂溶性強，殘效期長(可達30~50年之久)，易在脂肪組織中蓄積，造成慢性中毒，嚴重危及人體健康。因此必須採用高效的有機氯農藥處理技術對其進行降解處理，以減少對生態系統的惡性影響。
[0003]傳統水處理方法主要是利用外加反應試劑(如Cl2、ClO2, H2O2, O3)等產生有效活性物種(如自由基等)與汙染物反應進行消除，或通過吸附劑(絮凝劑、活性炭等)或過濾膜等使汙染物分離轉移，很少具有選擇性，能夠有效且經濟消除相對高濃度的一股性汙染物，但對低濃度、高毒性、難降解汙染物(如滷代有機農藥)的消除既缺乏有效性也缺乏經濟性，常規的生化處理方法對這類化合物基本無效。國內外相關領域研究人員已展開了大量研究工作，探討了多種降 解或處理有機滷化物途徑，其中零價金屬特別是零價鐵作為一種有效脫滷的還原劑逐漸受到人們的關注。零價納米鐵具有比表面積大、活性高的特點，但是納米鐵具有易團聚、易氧化的特徵。因此採用合適的改性和負載手段可有效緩解納米鐵具有易團聚、易氧化問題。另外由於不同的有機氯農藥分子的大小及極性的不同，需要設計不同特徵的載體去達到對多種有機氯農藥去除的效果。

【發明內容】

[0004]為解決上述技術問題，本發明提供一種快速深度處理有機氯農藥廢水的複合材料，其特徵在於，所述複合材料包含納米鐵和載體，二者的重量份分別為5-20重量份和80-95重量份；所述載體為活性炭纖維氈或活性炭纖維布和來源於生物的炭基材料的混合物，二者的重量比為9:1-1:9 ;所述納米鐵的直徑為約lOOnm。
[0005]來源於生物的炭基材料為來源於動物糞便、動物骨頭、植物根莖、木屑、竹炭、麥秸杆、椰殼、花生殼的炭基材料。所述來源於生物的炭基材料具有不同的孔徑特徵和吸附特徵，對不同特徵的多種有機氯農藥均有較好的處理效果。
[0006]優選地，納米鐵和載體的重量份分別為8-15重量份和85-92重量份；更優選地，納米鐵和載體的重量份分別為10-14重量份和86-90重量份；最優選地，納米鐵和載體的重量份分別為12重量份和88重量份。[0007]優選地，所述活性炭纖維氈或活性炭纖維布和來源於生物的炭基材料的重量比為1:1。
[0008]進一步地，提供上述複合材料的製備方法，其特徵在於:採用液相還原法，按照相應的比例，將所述納米鐵負載到載體上，隨後進行烘乾；最終負載納米鐵的活性炭纖維以氈或布的形式包裹負載納米鐵的來源於生物的炭基材料。
[0009]進一步地，本發明還提供將上述複合材料用於快速深度處理有機氯農藥廢水的應用，其特徵在於:將上述複合材料用作水處理過濾器的濾芯材料。
[0010]所述濾芯材料為負載納米鐵的活性炭纖維以氈或布的形式包裹來源於生物的炭基材料；或者負載納米鐵的活性炭纖維碎片和負載納米鐵的來源於生物的炭基材料顆粒作為水處理過濾器的濾芯材料。
[0011]特別地，本發明複合材料用於快速深度處理敵草隆、滅草隆的農藥廢水的應用。所述農藥廢水是農藥生產中產生的廢水。
[0012]本發明採用活性炭纖維氈、活性炭纖維布和來源於生物的炭基材料作為載體，其利用的是活性炭纖維易工程化的特點(即方便製成氈、布等形式)以及不同來源生物炭基材料具有不同孔徑分布特徵，實現對有機氯農藥類的高效降解。同時上述納米鐵和載體的重量份，是確保活性炭纖維和炭基材料之間的孔道暢通。
[0013]本發明的有益效果如下:
[0014](1)採用活性炭纖維以氈或布的形式包裹不同來源生物炭基材料，具有易工程化的特徵，方便使用和再生；
[0015](2)不同來源生物炭具有不同的孔徑特徵和表面基團分布，進而拓寬可處理有機氯農藥的種類；
[0016](3)納米鐵的負載可大大提高消除有機氯農藥的特點，因為吸附富集的同時得到高效的降解，避免了單純吸附所具有的飽和效應；
[0017](4)生物炭來源於動物糞便、動物骨頭、植物根莖、木屑、竹炭、麥秸杆、椰殼、花生殼等廢棄物，具有廢物利用、節能減排、成本低的特徵；
[0018](5)採用本發明的複合材料可快速實現有機氯農藥的降解，30分鐘基本降解完全。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0019]圖1:本發明複合材料對有機氯農藥敵草隆的降解性能曲線。
[0020]圖2:本發明複合材料降解敵草隆反應前後的紫外吸收光譜(I反應前；2反應後)。
【具體實施方式】
[0021]為了理解本發明，下面以實施例進一步說明本發明，但不限制本發明。
[0022]實施例1:水體中有機氯農藥敵草隆的高效去除
[0023]對袋狀的黏膠基活性炭纖維氈(20克)和來源於椰殼的生物炭顆粒(20克)即按
I:1的配比加入到IOOmL的硫酸亞鐵(0.1moI/L)水溶液中，攪拌，慢滴入0.lmol/L的NaBH4水溶液IOOmL,並通高純氮氣保護。過濾，乾燥，並將生物炭顆粒裝入袋形狀的黏膠基活性炭纖維氈中，封好，製得本發明的複合材料，將製得的水處理材料，放入敵草隆水溶液中，振蕩，每隔5分鐘取樣分析敵草隆的降解情況。
[0024]為了與單獨使用納米鐵，單獨使用載體，以及載體單獨為活性炭纖維或椰殼生物炭顆粒進行對比，特設置如下對照:納米鐵材料(往IOOmL的硫酸亞鐵(0.lmol/L)水溶液中，攪拌，慢滴入0.lmol/L的NaBH4水溶液IOOmL,並通高純氮氣保護下製備。產物首先被磁鐵分離(傾析)，然後再用無水乙醇洗滌，抽濾，最後置於真空乾燥器中乾燥保存，產物為納米鐵)；活性炭纖維(40克)；椰殼生物炭顆粒(40克)以及活性炭纖維(20克)/椰殼生物炭顆粒(20克)混合材料處理敵草隆水溶液效果作比較，結果見圖1。圖1結果表明本發明的複合材料具有高效快速消除敵草隆的性能，敵草隆在60分鐘內被基本降解完畢。圖2為本發明複合材料降解敵草隆反應前後的紫外吸收光譜，結果表明降解產物為可常規生化處理的苯胺。
[0025]實施例2:水體中有機氯農藥滅草隆的高效去除
[0026]將活性炭纖維小塊(50克，直徑0.5cm左右)和來源於麥秸杆的生物炭顆粒(150克)按1:3的重量比(加入到400mL的0.lmol/L的硫酸亞鐵水溶液中，攪拌，慢滴入 0.lmol/L的NaBH4水溶液400mL，，並通高純氮氣保護。過濾，乾燥，並將活性炭纖維和生物炭顆粒充分混合，作為水處理過濾器的濾芯材料填充到過濾柱中。將有機氯農藥滅草隆廢水通過進水口通過濾柱，出口處為含易生化降解苯胺水，後接生化處理裝置，即可得淨水。
[0027]本發明的一種快速深度處理有機氯農藥廢水的複合材料已經通過具體的實例進行了描述，本領域技術人員可借鑑本
【發明內容】
，適當改變原料、工藝條件等環節來實現相應的其它目的，其相關改變都沒有脫離本發明的內容，所有類似的替換和改動對於本領域技術人員來說是顯而易見的，都被視為包括在本發明的範圍之內。
【權利要求】
1.一種快速深度處理有機氯農藥廢水的複合材料，其特徵在於，所述複合材料包含納米鐵和載體，二者的重量份分別為5-20重量份和80-95重量份；所述載體為活性炭纖維氈或活性炭纖維布和來源於生物的炭基材料的混合物，二者的重量比為1:9至9:1之間；所述納米鐵的直徑為約lOOnm。
2.根據權利要求1的複合材料，其特徵在於，來源於生物的炭基材料為來源於動物糞便，動物骨頭，植物根莖，木屑、竹炭、麥秸杆、椰殼或花生殼的炭基材料。
3.根據權利要求1的複合材料，其特徵在於，納米鐵和載體的重量份分別為8-15重量份和85_92重量份。
4.根據權利要求1的複合材料，其特徵在於，納米鐵和載體的重量份分別為10-14重量份和86_90重量份。
5.根據權利要求1的複合材料，其特徵在於，納米鐵和載體的重量份分別為12重量份和88重量份。
6.根據權利要求1的複合材料，其特徵在於，作為載體的活性炭纖維氈或活性炭纖維布和來源於生物的炭基材料的重量比為1:1。
7.根據權利要求1至6任一所述的複合材料的製備方法，其特徵在於，採用液相還原法，按照相應的比例，將所述納米鐵負載到載體上，隨後進行烘乾；最終負載納米鐵的活性炭纖維以氈或布的形式包裹負載納米鐵的來源於生物的炭基材料。
8.根據權利要求1至6任一所述的複合材料用於快速深度處理有機氯農藥廢水的應用，其特徵在於:將上述複合材料用作水處理過濾器的濾芯材料。
9.根據權利要求8的應用，其特徵在於:所述濾芯材料為負載納米鐵的活性炭纖維以氈或布的形式包裹負載納米鐵的來源於生物的炭基材料；或者負載納米鐵的活性炭纖維碎片和負載納米鐵生物炭基材料顆粒作為水處理過濾器的濾芯材料。
10.根據權利要求8的應用，其特徵在於:所述複合材料用於快速深度處理敵草隆、滅草隆的農藥廢水的應用。
【文檔編號】C02F1/28GK103787430SQ201410025144
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月20日 優先權日:2014年1月20日
【發明者】裴克梅, 楊生茂, 黃凱, 王偉民 申請人:浙江理工大學