一種去除腐殖酸的混凝劑及合成方法
2024-03-03 23:36:15
一種去除腐殖酸的混凝劑及合成方法
【專利摘要】一種去除腐殖酸的混凝劑，通過以下方法得到：1)碳納米管洗淨烘乾；2)AlCl3溶液中加入鹼，製備鹼化度為2.0的聚合氯化鋁溶液；3)在步驟2的聚合氯化鋁溶液中按每60ml1.0mol/L的AlCl3溶液加入1-2g碳納米管的比例加入碳納米管進行反應。本發明還公開了製備上述混凝劑的方法。本發明將聚合氯化鋁(PACl)合成在碳納米管表面，提高了混凝劑對pH值的適應能力，並且利用碳納米管對腐殖酸良好的吸附能力，提高了混凝去除腐殖酸的效率。本發明的操作方法簡單、易行、原料易得、成本低廉，可以在實際工作中得到廣泛的應用。
【專利說明】-種去除腐殖酸的混凝劑及合成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種混凝劑，具體地涉及一種具有高效去除腐殖酸效果的混凝劑。
[0002] 本發明還涉及製備上述混凝劑的方法。
【背景技術】
[0003] 腐殖酸是廣泛存在於天然水體中的有機物，其佔據了天然水體40% -50%的溶解 性有機碳源，是飲用水中消毒副產物的重要前驅物質，因此，如何有效去除飲用水源中的腐 殖酸，是保證飲用水水質安全的重要工作。
[0004] 目前針對腐殖酸的去除方法包括混凝、吸附、膜分離等。其中吸附由於其操作簡便 W及成本低廉得到了廣泛的使用。針對水體中汙染物的去除應用的吸附材料包括粉末活性 炭、殼聚糖、碳納米管等。
[0005] 碳納米管與其他材料相比，具有較大的長徑比、耐強酸、強鹼等優勢。此外，其內部 的孔腔及多層碳管間的間隙使碳納米管對有機物具有良好的吸附性。
[0006] 在水廠混凝過程中，形成的絮體在經過水流較為瑞急的區域時會發生破碎，破碎 後的絮體的沉降性下降，許多研究結果表明，絮體破碎後不可完全恢復。徐慧等發現鉛系混 凝劑形成的絮體，只能表現出有限的再絮凝能力，該表明絮體破碎過程具有顯著的不可逆 性。有研究表明，當抑值處於中性範圍內時，混凝劑中存在的納米材料對慢攬結束後絮體 的粒徑無明顯影響，但是當絮體破碎後，體系中存在的納米材料對絮體的恢復具有重要的 影響。目前針對鉛系或鐵系混凝劑處理腐殖酸溶液過程中的絮體破碎與再生長過程研究的 較充分，但是針對碳納米管改性聚合氯化鉛（PACl)處理腐殖酸溶液的過程研究較少。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是提供一種具有高效去除腐殖酸效果的混凝劑。
[0008] 本發明的又一目的是提供一種製備上述混凝劑的方法。
[0009] 為實現上述目的，本發明提供的去除腐殖酸的混凝劑，可W通過W下方法得到：
[0010] 1)碳納米管洗淨烘乾；
[0011] 2) Aicis溶液中加入鹼，製備鹼化度為2.0的聚合氯化鉛溶液；
[0012] 3)在步驟2的聚合氯化鉛溶液中按每60mll. Omol/L的AlCls溶液加入l-2g碳納 米管的比例加入碳納米管進行反應，優選的碳納米管比例為1. 5-2g。
[0013] 本發明提供的製備上述混凝劑的方法，主要步驟如下：
[0014] 1)碳納米管清洗烘乾；
[0015] 2) Aicis溶液中加入鹼，製備鹼化度為2. 0的聚合氯化鉛溶液；
[0016] 3)在步驟2的聚合氯化鉛溶液中按每60mll. Omol/L的AlCls溶液加入l-2g碳納 米管的比例加入碳納米管進行反應，優選的碳納米管比例為1. 5-2g。
[0017] 所述的方法中，步驟1)中碳納米管的清洗過程包括在0. Imol/L鹽酸溶液中浸泡 為2化，利用超純水清洗碳納米管至中性，鼓風乾燥溫度在4(TC，鼓風時間2化。
[0018] 所述的方法中，步驟2)的鹼為Na2C〇3。
[0019] 所述的方法中，步驟2)的聚合氯化鉛溶液置於8(TC的烘箱中反應16h。
[0020] 所述的方法中，步驟3)的反應是於8(TC的烘箱中反應16h。
[0021] 本發明的特點是：
[0022] 1)在混凝劑中引入了具有良好腐殖酸去除能力的碳納米管，在混凝過程中發揮了 碳納米管的吸附能力。
[0023] 2)操作方法簡單易行，原料易得，成本低廉，實際應用的可能性較大。
[0024] 3)復配合成後的混凝劑具有良好的腐殖酸去除能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[00巧]圖1為本發明的混凝劑合成過程示意圖。
[0026] 圖2中A是改性後碳納米管掃描電鏡圖，B是能譜分析圖。
[0027] 圖3中A是碳納米管改性前後紅外光譜表徵，B是拉曼光譜表徵。
[002引圖4是不同DOC含量下碳納米管的含量對DOC去除率的影響，其中A的抑為5. 0， B的抑為7. 5, C的抑為9.0。
[0029] 圖5是不同混凝條件下絮體粒徑變化。
【具體實施方式】。
[0030] 實施例1
[0031] 本發明的具有較高腐殖酸去除率的混凝劑W及製備方法，是通過碳納米管與Al 系混凝劑的復配，發揮碳納米管高效吸附腐殖酸的能力，提高混凝過程對腐殖酸的去除率， 為保證良好的出水水質提供技術支持。
[0032] 上述製備方法包括W下步驟：
[0033] 1)將購買的碳納米管利用0. Imol/L鹽酸浸泡2化，去除碳納米管表面的雜質，利 用超純水清洗碳納米管至中性，烘乾備用；
[0034] 2)配製1. Omol/L的AlCls溶液，加入鹼，本實施例是W化2〇)3為例，將混合液放入 反應蓋中置於8(TC的烘箱中反應16h，製備鹼化度為2. 0的PACl溶液（記作PACl (0)); [00巧]3)在步驟2的聚合氯化鉛溶液中按每60mll. Omol/L AlCls溶液加入l-2g (優選 為1.5-2g)碳納米管的比例加入碳納米管進行反應，得到碳納米管改性PACl的混凝劑。 [003引 實施例2
[0037] 為進一步說明本發明W碳納米管改性PACl為混凝劑處理腐殖酸溶液的效果，考 察了不同抑值、不同碳納米管含量、不同DOC含量下的混凝過程，W期得到碳納米管改性 PACl處理腐殖酸的混凝特性。
[0038] 為了考察不同碳納米管含量對混凝過程的影響，在60. Oml的AlCls溶液中同時加 入0. 25g、0. 50g、l. 0g、l. 5g、2. Og的碳納米管，然後加入與製備PACl (0)相同量的崎哪， 同樣將混合液放入反應蓋中置於8(TC的烘箱中反應16h，製備含有不同碳納米管含量的 PACl，分別記作 PACl (1)、PACl (2)、PACl (3)、PACl (4)、PACl 巧），鹼化度控制在 2. 0, W便與 不含碳納米管的PACl對比。將製備的混凝劑利用化rron法進行表徵，測定其中的Al形態。
[0039] 不同碳納米管含量條件下Al形態見表1。
[0040] 表 I
[0041]
【權利要求】
1. 一種去除腐殖酸的混凝劑，通過以下方法得到： 1) 碳納米管洗淨烘乾； 2. A1C13溶液中加入鹼，製備鹼化度為2. 0的聚合氯化鋁溶液； 3) 在步驟2的聚合氯化鋁溶液中按每60mll. Omol/L的A1C13溶液加入l-2g碳納米管 的比例加入碳納米管進行反應。
2. 根據權利要求1所述的混凝劑，其中，步驟3)中碳納米管的比例為1.5-2g。
3. 製備權利要求1所述混凝劑的方法，主要步驟如下： 1) 碳納米管清洗烘乾； 2. A1C13溶液中加入鹼，製備鹼化度為2. 0的聚合氯化鋁溶液； 3) 在步驟2的聚合氯化鋁溶液中按每60ml 1. Omol/L的A1C13溶液加入l-2g碳納米管 的比例加入碳納米管進行反應。
4. 根據權利要求3所述的方法，其中，步驟1)中碳納米管的清洗過程包括在O.lmol/L 鹽酸溶液中浸泡為24h，利用超純水清洗碳納米管至中性，鼓風乾燥溫度在40°C，鼓風時間 24h。
5. 根據權利要求3所述的方法，其中，步驟2)的鹼為Na2C03。
6. 根據權利要求3所述的方法，其中，步驟2)的聚合氯化鋁溶液置於80°C的烘箱中反 應 16h。
7. 根據權利要求3所述的方法，其中，步驟3)的反應是於80°C的烘箱中反應16h。
8. 根據權利要求3所述的方法，其中，步驟3)中碳納米管的比例為1.5-2g。
【文檔編號】C02F1/52GK104261543SQ201410548566
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】王東升, 肖峰, 徐慧, 葛茂發, 於曉琳, 姜巍, 康東娟 申請人:中國科學院生態環境研究中心, 中國科學院化學研究所