一種催化脫嗅的改性活性炭的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于催化脫嗅的改性活性炭的制備方法。制備步驟：將活性炭用純水洗凈表面粉粒及雜質(zhì)后，烘干；按固液比1∶1.5?3在反應(yīng)器中加入活性炭和0.1?0.3mol/L的活化硅酸膠體溶液，振蕩反應(yīng)10?30min；之后加入濃度為0.2～0.4mol/L的硫酸亞鐵，調(diào)整pH值到9?10，振蕩反應(yīng)30min；通入臭氧3?5min后收集活性炭，加入純水清洗，烘干，300～450℃焙燒1?2h，即制成改性活性炭。該改性活性炭可用于快速催化降解和吸附去除水中余氯并脫除嗅味，可在自來水水質(zhì)改善中使用；其金屬離子溶出率小、性能穩(wěn)定性強(qiáng)，有效使用時間長；改性活性炭制備工藝簡捷、成本低廉、易于工業(yè)化實施。
【專利說明】
一種催化脫嗅的改性活性炭的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及活性炭的制備，具體屬于一種催化脫嗅的改性活性炭的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水污染是現(xiàn)在人類社會面臨的最重要的環(huán)境污染之一。有機(jī)物污染的有效控制是污廢水處理和給水處理所面臨的主要難題之一。特別是水源不可避免地受到一定程度的污染，其中的一些由于氣候因素自然產(chǎn)生又被人類干擾而強(qiáng)化的污染現(xiàn)象如藻類、微生物污染等造成的危害日益受到人們的重視。藻類以及一些微生物在一定條件下產(chǎn)生的代謝物以及降解產(chǎn)物對水質(zhì)影響極大。這些物質(zhì)的存在不僅造成水質(zhì)感官上的影響，如發(fā)黑、發(fā)臭，而且對人體和其他生物可能造成健康損害，比如藻毒素可能作用與人體產(chǎn)生的神經(jīng)毒性和肝毒性，甚至是三致作用。水中的有機(jī)物以及上述代謝物在水處理工藝中尤其是消毒環(huán)節(jié)，可能和消毒劑反應(yīng)成為消毒副產(chǎn)物，嚴(yán)重危害用戶用水安全。
[0003]目前研究證實，水源中產(chǎn)生的藻類及微生物代謝物有些在自來水處理工藝中不能有效去除，甚至是沒有明確的處理技術(shù)。有機(jī)污染物由于化學(xué)結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，溶解性強(qiáng)，難于被常規(guī)的處理工藝去除。消毒副產(chǎn)物在自來水處理末端消毒工藝中，因而水處理工藝對其作用甚微，很難達(dá)到滿意的處理效果，至今仍缺乏經(jīng)濟(jì)有效的實用技術(shù)。因此，制備一種可以發(fā)揮良好除嗅作用，去除自來水中余氯、氯代有機(jī)物和2-MIB等致嗅物質(zhì)的具備催化反應(yīng)功能的活性炭，很有必要。
[0004]與目前膜法、生物法及傳統(tǒng)化學(xué)氧化法相比，催化法是較有潛力的一種處理方法。膜法成本較高，還存在濃水問題、膜污染結(jié)垢、能耗高等問題，其實質(zhì)是污染物的轉(zhuǎn)移而不是去除；而且余氯本身對膜就是有損傷作用。生物法運行周期長，適應(yīng)性差，對難降解污染物處理能力弱，甚至受其影響或毒害，影響或危害處理效果。傳統(tǒng)的氧化技術(shù)處理有機(jī)物有效，是多年來水處理領(lǐng)域中的研究熱點，但其氧化效率有待提高。與傳統(tǒng)化學(xué)氧化法相比(如臭氧化)，催化降解包括催化氧化、催化降解等過程，提高了反應(yīng)利用率，可以更高效地去除水中一些難降解的有機(jī)化合物，因而該技術(shù)在飲用水除有機(jī)微污染及難降解有機(jī)物方面顯示出巨大的應(yīng)用潛力。
[0005]研究表明，在金屬離子中鐵離子的催化效能較高，且相對于其他過渡金屬較為安全，同時可以高效催化分解水中的有機(jī)污染物。但采用均相體系處理有機(jī)廢水存在催化劑難分離且不可重復(fù)利用的問題，因此，以非均相催化為特征，研發(fā)一種易分離且具有高效催化劑具有實際應(yīng)用價值。
[0006]技術(shù)內(nèi)容
[0007]本發(fā)明目的在于提供一種用于催化脫嗅的改性活性炭的制備方法，制備工藝簡潔、成本低廉、易于工業(yè)化實施;所制得的活性炭金屬離子溶出率小、性能穩(wěn)定，有效使用時間長，對游離余氯、氯代有機(jī)物和2-MIB等致嗅物質(zhì)的去除能力良好，可提升自來水口感并降低潛在風(fēng)險，可在自來水水質(zhì)改善中使用。
[0008]本發(fā)明提供的一種用于催化脫嗅的改性活性炭的制備方法，包括如下步驟:
[0009](I)將活性炭用純水洗凈表面粉粒及雜質(zhì)后，烘干、備用；
[0010](2)配置濃度為0.1-0.3mol/L的硅酸鈉溶液，并加入適量0.05-0.15mol/L HCl溶液調(diào)pH至11?11.5，陳化至少6h，制成活化硅酸膠體溶液;配制濃度為0.2?0.4mol/L的硫酸亞鐵溶液；
[0011](3)按固液比1:1.5-3將步驟(I)處理過的活性炭放在反應(yīng)器中，加入活化硅酸膠體溶液，振蕩反應(yīng)10-30min;之后加入濃度為0.2?0.4mol/L的硫酸亞鐵溶液，調(diào)整pH值到9-10，振蕩反應(yīng)30min ；
[0012](4)然后向反應(yīng)器中通入臭氧3-5min，收集活性炭，用純水清洗活性炭，烘干;300?450°C焙燒l_2h，即制成改性活性炭。
[0013]所述的硫酸亞鐵溶液可以用氯化亞鐵溶液替代。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果:1、本發(fā)明用活性硅酸膠體和亞鐵離子負(fù)載到活性炭，由臭氧氧化后形成鐵/硅復(fù)合改性活性炭。該活性炭在脫氯和去除嗅味物質(zhì)過程中更有效發(fā)揮了催化降解和吸附能力，同時提高了鐵離子的穩(wěn)定性，提高了改性活性炭催化、吸附效能的穩(wěn)定性。2、本發(fā)明制備得到的活性炭催化劑催化效果好，對多種致嗅有機(jī)物催化、吸附效率均較改性前的活性炭對照組大幅提高。3、本發(fā)明活性炭制備工藝簡捷，投資少，原料成本低、能耗低，且可以回收循環(huán)利用，屬于低碳技術(shù)發(fā)展方向，符合國家社會節(jié)能減排發(fā)展方向。
【具體實施方式】
[0015]下面以實施例方式對本催化脫嗅的改性活性炭的制備及應(yīng)用進(jìn)行具體詳細(xì)說明。
[0016]實施例1:
[0017]在500mL反應(yīng)器中加入150g經(jīng)洗滌烘干后的活性炭，再加入pH 11.5、濃度0.2mol/L的活化硅酸膠體溶液200mL，振蕩反應(yīng)20min;之后加入濃度為0.25mol/L的硫酸亞鐵溶液，調(diào)整pH值到10，振蕩反應(yīng)30min ；反應(yīng)器中通入臭氧5min后收集活性炭，加入純水清洗、收集活性炭;烘干活性炭，350°C焙燒2h，即制成改性活性炭。
[0018]實施例2:
[0019]反應(yīng)器中加入250g經(jīng)洗滌烘干后活性炭，加入pHll.5、濃度0.2mol/L的活化硅酸膠體溶液600mL，振蕩反應(yīng)20min;之后加入濃度為0.20moVL的氯化亞鐵溶液，調(diào)整pH值到9.5，振蕩反應(yīng)30min;反應(yīng)器中通入臭氧3min后收集活性炭，加入純水清洗、收集活性炭;烘干活性炭，350 °C焙燒2h，即制成改性活性炭。
[0020]實施例:3:
[0021]用上述改性活性炭構(gòu)建的催化反應(yīng)器對以余氯(NaClO)為主要致嗅物質(zhì)的原水處理實驗。
[0022]以自來水配置NaClO原水;采用上述實施例1的改性活性炭制成催化反應(yīng)柱，原水由活性炭催化劑柱下部引入，經(jīng)活性炭催化反應(yīng)后，反應(yīng)柱上層引出處理后的出水，檢測原水、出水中NaClO的濃度。原水中NaClO的含量分別為1.5、1.0、0.5mg/L，反應(yīng)柱中有效停留時間為15min。測得NaClO降解率達(dá)90.8%?99.2%，而同樣條件下的對照組(不投加活性炭)和NaClO自然的降解率分別為57.9?79.2%和4.6%。且水中氯離子濃度相應(yīng)上升，嗅味基本消失。
[0023]實施例4:
[0024]用上述改性活性炭構(gòu)建的催化反應(yīng)器對以三鹵甲烷(THMs)為主要致嗅物質(zhì)的原水處理實驗。
[0025]用自來水配置三鹵甲烷(THMs)原水，濃度為252yg/L，此水有濃重的氣味;采用上述實施例1的改性活性炭制成催化反應(yīng)柱，原水由活性炭催化劑柱下部引入，反應(yīng)柱中有效停留時間為15min。經(jīng)活性炭催化反應(yīng)后，反應(yīng)柱上層引出處理后的出水，萃取、檢測原水、出水中THMs的濃度。原水中THMs的含量為252yg/L，測得THMs降解、吸附去除率達(dá)93%?97%，且水中氯離子濃度相應(yīng)上升，嗅味基本消失。
【主權(quán)項】
1.一種用于催化脫嗅的改性活性炭的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將活性炭用純水洗凈表面粉粒及雜質(zhì)后，烘干、備用； (2)配置濃度為0.1-0.3mol/L的硅酸鈉溶液，并加入適量0.05-0.15mol/L HCl溶液調(diào)pH至11?11.5，陳化至少6h，制成活化娃酸膠體溶液;配制濃度為0.2?0.4mol/L的硫酸亞鐵溶液； (3)按固液比1:1.5-3將步驟(I)處理過的活性炭放在反應(yīng)器中，加入活化硅酸膠體溶液，振蕩反應(yīng)10_30min;之后加入濃度為0.2?0.4mol/L的硫酸亞鐵溶液，調(diào)整pH值到9_10，振蕩反應(yīng)30min; (4)然后向反應(yīng)器中通入臭氧3-5min，收集活性炭，用純水清洗活性炭，烘干;300?4500C焙燒I _2h，即制成改性活性炭。2.如權(quán)利要求1所述的一種用于催化脫嗅的改性活性炭的制備方法，其特征在于，所述的硫酸亞鐵溶液用氯化亞鐵溶液替代。3.如權(quán)利要求1所述方法制備的用于催化脫嗅的改性活性炭。4.如權(quán)利要求3所述的改性活性炭在水處理脫嗅中的應(yīng)用。
【文檔編號】C02F101/36GK106082208SQ201610592760
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月25日 公開號201610592760.5, CN 106082208 A, CN 106082208A, CN 201610592760, CN-A-106082208, CN106082208 A, CN106082208A, CN201610592760, CN201610592760.5
【發(fā)明人】劉海龍, 柴建恬
【申請人】山西大學(xué)