專利名稱：一種凈水裝置及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種去除水中溴代三卣曱烷、溴代卣乙酸的凈水裝置及其制 備方法，屬于水處理領域。
背景技術：
工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展導致水資源遭到嚴重破壞，工業(yè)廢水排放到江河、 湖泊中，農(nóng)藥、殺蟲劑等大量使用以及生活垃圾和生活廢水的肆意排放，這 些都造成地下水和地表水的水質變差，導致水中產(chǎn)生很多對人體有害的物質。 水污染越來越成為影響人們生活的嚴峻問題。
在很多地區(qū)，未處理的水中含有溴化物，包括溴代三卣甲烷和溴代閨乙
酸。溴代三囟曱烷和溴代卣乙酸被認為比氯代乙酸具有更強的DNA氧化損傷 能力，對人體的潛在危害更大。這些溴代物主要是由于工業(yè)廢水、油田含鹽 廢水的排放、溴代曱烷殺蟲劑的使用等等而引起的。
我國現(xiàn)行的生活飲用水標準中，僅僅對三氯曱烷類中的氯仿作了規(guī)定， 卻沒有對溴代三卣甲烷和溴代卣乙酸做出規(guī)定。因為溴代三囟甲烷和溴代鹵 乙酸對人體健康的危害性更大，必須十分重視在飲用水中對其的去除。常規(guī) 的水處理工藝無法達到去除目的。深度凈化水處理技術中，對含溴源水預氧 化后含溴的氯消毒副產(chǎn)物量會明顯上升，如若提高臭氧投加量，雖然可以降 低溴化物，但卻又生成了有害的溴酸鹽，還會將無致突變性的腐殖酸轉化成 弱突變物。載銀活性炭吸附法可去除水中的溴化物，但是往往又使水中4艮會 超標。無論有害物質是溴酸鹽還是銀，都不是水處理過程中期望出現(xiàn)的物質。
目前，還沒有一種能夠有效去除水中的溴代三囟曱烷、溴代卣乙酸、而 又不會產(chǎn)生上述有害物質的凈水裝置。

發(fā)明內容
4本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供去除水中溴代三鹵甲烷、溴代鹵 乙酸的凈水裝置，該凈水裝置能夠有效去除水中的溴代三卣曱烷、溴代卣乙 酸，而又不會產(chǎn)生溴酸鹽或銀等有害物質。
為了解決以上的技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案
一種去除水中溴代三卣曱烷、溴代卣乙酸的凈水裝置，包括濾筒和濾芯， 所述濾芯包括沸石層、硅藻土層和活性炭層，所述硅藻土層在所述沸石層和 活性炭層之間。
所述沸石層包含沸石。沸石一般以天然沸石最為常用。天然沸石是含水 多孔硅酸鹽的總稱，其結晶結構主要是由硅氧四面體構成，其中部分四價硅 離子被三價鋁離子取代，導致負電荷過剩，因此結構中有堿金屬或堿土金屬 等平衡電荷的離子，同時沸石架構中有一定孔徑的孔腔和孔道，決定了其具 有吸附、離子交換等性質。天然沸石經(jīng)過改性以后效果吸附效果更好。天然
沸石的改性可以采用下述方法先將天然沸石粉用去離子水清洗干凈，烘干， 稱取一定質量的沸石，浸泡在一定濃度的改性劑溶液中，充分攪拌不少于2 小時，中和后過濾，用去離子水清洗干凈，烘干備用。改性劑可以為O. 05~
0. 30mol/L (摩爾/升)的HC1， 0. 01 ~ 0. 05mol/L的H2S04, 0. 2 ~ 1. Omol/L 的NaCl， 0. 05 ~ 0. 25mol/L的Na0H,或0. 03 ~ 0. 15mol/L的HC1與0. 2 ~
1. Omol/L的NaCl的混合溶液。當改性劑為HC1和NaCl混合溶液時，最佳濃 度NaCl為Q. 8mol/L, HC1為0. 09mol/L，采用改性劑對沸石進行改性處理的 時間通常應不少于2小時，最好不少于4小時，此時可改性充分完全。天然 沸石還可以通過如下工藝進行改性處理將天然沸石粉碎至5~80目，用質 量濃度為4~10°/。的鹽酸或硫酸浸漬處理10~20小時，經(jīng)碳酸鈉或苛性堿中 和后洗滌，再水煮30 60分鐘；將煮沸后的沸石干燥，然后在350 ~ 580°C 溫度下焙燒，然后粉碎至所需要的粒度。沸石經(jīng)改性處理后，可去除礦物中 所含的雜質和可溶物，在礦物結構中刻蝕出豐富的孔隙和孔腔，增大其接觸 面積，從而提高沸石的吸附、離子交換等性質。作為優(yōu)選，改性沸石粉為天 然斜發(fā)沸石粉，粒徑可以選擇840iim (微米)以下。優(yōu)選地，沸石的表面附 著有聚合氯化鋁。聚合氯化鋁附著在沸石上的方法可以為利用聚合氯化鋁 的稀溶液，濃度在5%以下較為合適，浸泡沸石^^分，然后加熱蒸干溶劑水，即
5可得到表面附著有聚合氯化鋁的沸石粉。
所述硅藻土層包含硅藻土。硅藻土是由含氧化物很高的硅藻、放射蟲或 海綿的遺體組成。硅藻骨架中的氧化硅類似于蛋白石或含水的氧化硅，主要
由Si02組成，并含有少量的Fe203、 CaO、 MgO、人1203及有機雜質。硅藻土通常 呈淺黃色或淺灰色，質軟，多孔而較輕。硅藻土在我國主要產(chǎn)于浙江省嵊州 市。硅藻土中優(yōu)選使用硅藻精土。硅藻精土是指硅藻土經(jīng)過選礦，去除粘土、 石英砂、碎屑礦物等雜質，使得硅藻品質達到92%以上便是精土。硅藻精土 形體內含有1000多個納米微孔，也是天然的納米微孔材料，能夠吸收超過自 身重量3 ~ 4倍的物質。作為一種納米微孔材料，硅藻精土可以吸附水中多種 雜質。硅藻土優(yōu)選的粒徑范圍為小于或者等于420ium。優(yōu)選地，硅藻土的表 面附著有聚合氯化鋁。聚合氯化鋁附著在硅藻土上的方法可以為利用聚合 氯化鋁的稀溶液，濃度在5%以下較為合適，浸泡硅藻土粉，然后加熱蒸干溶 劑水，即可得到表面附著有聚合氯化鋁的硅藻土粉。
活性炭是一種多孔性物質，它具有如蟲奪窩狀的孔隙結構、巨大的比表面 積、特異的表面官能團、穩(wěn)定的物理和化學性能，是優(yōu)良的吸附劑、催化劑 或催化劑載體。根據(jù)原料來源不同活性炭可分為木質活性炭，如椰殼活性炭、 杏殼活性炭、木質粉炭等；礦物質原料活性炭，如各種煤和石油及其加工產(chǎn) 物為原料制成的活性炭；其它原料制成的活性炭，如廢橡膠、廢塑料等制成 的活性炭。其中以椰殼材質為來源的活性炭強度較高、吸附性能較好。優(yōu)選 活性炭的比表面積不低于500平方米/克，更優(yōu)選不低于1000平方米/克?；?性炭可以高效吸附水中的雜質，尤其是醫(yī)用活性炭，作為通過國家相關藥品 監(jiān)督標準的產(chǎn)品，雜質含量更低，表面積更大，吸附效果也更好。選用醫(yī)用 活性炭直接用于飲用水的處理時效果更好?；钚蕴康牧絻?yōu)選為小于或者等 于2000 iam。優(yōu)選地，活性炭的表面附著有聚合氯化鋁。聚合氯化鋁附著在 活性炭上的方法可以為利用聚合氯化鋁的稀溶液，濃度在5%以下較為合適， 浸泡活性炭粉，然后加熱蒸干溶劑水，即可得到表面附著有聚合氯化鋁的活 性炭粉。
一個非常優(yōu)選的方案是， 一種去除水中溴代三鹵甲烷、溴代卣乙酸的凈 水裝置，包括濾筒和濾芯，所述濾芯包括沸石層、活性炭層和硅藻土層，所述活性炭層在所述沸石層和硅藻土層之間，所述沸石層中的沸石的粒徑小于
或者等于840 jam,所述硅藻土層中的硅藻土的粒徑小于或者等于"0jLim,所 述活性炭層中的活性炭的粒徑小于或者等于2000 nm，所述沸石、硅藻土和 活性炭的表面均附著有聚合氯化鋁。針對此方案，更優(yōu)選地，所述沸石、活 性炭和硅藻土的重量比為30~50: 10~30: 30~50。如果是硅藻精土粉來 代替硅藻土粉則更加優(yōu)選。
雖然上面對本發(fā)明所述的去除水中溴代三卣曱烷、溴代卣乙酸的凈水裝 置中用到的幾種原料進行了較為詳盡的描述,但是本發(fā)明不局限于任何理論， 對于此去除水中溴代三卣曱烷、溴代卣乙酸的凈水裝置在處理水的過程中的 原理或者發(fā)生的變化，尚不能確定。本發(fā)明所述的去除水中溴代三卣甲烷、 溴代卣乙酸的凈水裝置可以有效地凈化飲水，對水中溴代三卣甲烷、溴代卣 乙酸的去除率可以達到95°/ 以上。
優(yōu)選地，所述濾芯的高度為200 ~ 300mm (毫米)。這樣的高度有利于操
作人員的操作，以及濾芯的更換等操作。
優(yōu)選地，所述濾芯為圓柱形濾芯，圓柱形濾芯的直徑為60~100讓。濾 芯和濾筒的形狀優(yōu)選為圓柱形，圓柱形的設計沒有棱角，可以減少不必要的 對操作人員的傷害。也可以為長方體形、正方體形、球形等規(guī)則或者不規(guī)則 的形狀。
在使用過程中，可以讓待凈化的水通過本發(fā)明所述的凈水裝置，依次通 過濾芯中的沸石層、硅藻土層和活性炭層，出口流出的水便是符合國家衛(wèi)生 標準的水。處理過2-3噸水之后，凈水裝置的出水流速明顯減小，這時可以 停止使用，然后對濾芯進行再生處理。再生處理的具體方式可以為對于沸 石和硅藻土，可以將其利用質量分數(shù)9%。左右的氯化鈉溶液浸泡1 ~ 5h(小時) 左右，然后烘干，可以繼續(xù)使用；對于活性炭，可以用沸水浸煮0. 5h左右， 然后瀝干，可以繼續(xù)使用；其中可以適當?shù)奶鎿Q補充一些新的活性炭。
本發(fā)明還提供一種去除水中溴代三卣甲烷、溴代卣乙酸的凈水裝置的制 備方法，包括如下步驟
a) 向濾筒中填充一層沸石；
b) 向濾筒中填充一層硅藻土；
7C)向濾筒中填充一層活性炭。
優(yōu)選地，所述沸石、硅藻土和活性炭的表面附著有聚合氯化鋁。 相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述的去除水中溴代三卣曱烷、溴代卣乙酸的 凈水裝置，包括濾筒和濾芯，所述濾芯包括沸石層、硅藻土層和活性炭層， 所述硅藻土層在所述沸石層和活性炭層之間，這三層的存在可以有4艮好的絮 凝沉淀作用、過濾作用以及協(xié)同作用，能夠有效去除水中的溴代三卣曱烷、 溴代卣乙酸，而又不會產(chǎn)生溴酸鹽或銀等有害物質，對水中溴代三鹵曱烷、
溴代卣乙酸的去除率可以達到95%以上。
具體實施例方式
為了能進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對上述的技術方案做進一步 的闡述和說明。 實施例1
1) 加工一個塑料濾筒，濾筒為圓柱形，內徑為80mm，壁厚為5mm,高度 為250mm;
2) 在濾筒中填充改性天然沸石粉，填充厚度為60mm;所述改性天然沸 石的粒徑為420 ~ 590jum，并且天然沸石經(jīng)過這樣的處理先將天然沸石粉 用去離子水清洗干凈，烘干，然后浸泡在0. 09mol/L的鹽酸溶液中，充分攪 拌2h后，用氫氧化鈉溶液中和，過濾并用去離子水沖洗，烘干，然后在4% 的聚合氯化鋁水溶液中浸漬攪拌0. 5h,然后蒸干水即可；
3) 在濾筒中填充改性硅藻土粉，填充厚度為60mm;所述改性硅藻土粉 的粒徑為250 - 420jum，并且硅藻土粉經(jīng)過這樣的處理將硅藻土粉浸漬在 3%的聚合氯化鋁水溶液中浸漬攪拌0. 5h，然后蒸干水即可；
4) 在濾筒中填充活性炭，填充厚度為120隨；所述活性炭為醫(yī)用活性炭, 粒徑為178~ 420|am,并且醫(yī)用活性炭經(jīng)過這樣的處理將醫(yī)用活性炭浸漬 在2%的聚合氯化鋁水溶液中攪拌浸漬0. 6h,然后蒸干水即可；
5) 在所述塑料濾筒的下端設置進水口，在上端設置出水口即可。 實施例21) 加工一個塑料濾筒，濾筒為圓柱形，內徑為70mm,壁厚為5mm,高度 為250mm;
2) 在濾筒中填充改性天然沸石粉，填充厚度為80mm;所述改性天然沸 石的粒徑為250 ~ 840|am,并且天然沸石經(jīng)過這樣的處理先將天然沸石#分 用去離子水清洗干凈，烘干，然后浸泡在0. 07mol/L的鹽酸溶液中，充分攪 拌lh后，用氫氧化鈉溶液中和，過濾并用去離子水沖洗，烘干，然后在3% 的聚合氯化鋁水溶液中浸漬攪拌0. 5h,然后蒸干水即可；
3) 在濾筒中填充改性硅藻土粉，填充厚度為80mm;所述改性硅藻土粉 的粒徑為250 ~ 350jum，并且硅藻土粉經(jīng)過這樣的處理將硅藻土粉浸漬在 3%的聚合氯化鋁水溶液中浸漬攪拌0. 5h，然后蒸干水即可；
4) 在濾筒中填充活性炭，填充厚度為80mm;所述活性炭為醫(yī)用活性炭， 粒徑為178~1190ym,并且醫(yī)用活性炭經(jīng)過這樣的處理將醫(yī)用活性炭浸漬 在3%的聚合氯化鋁水溶液中攪拌浸漬0. 6h,然后蒸干水即可；
5) 在所述塑料濾筒的下端設置進水口，在上端設置出水口即可。 實施例3
l)加工一個塑料濾筒，濾筒為圓柱形，內徑為90mm,壁厚為5mm,高度 為250mm;
2) 在濾筒中填充改性天然沸石粉，填充厚度為70mm;所述改性天然沸 石的粒徑為178 - 420 jum,并且天然沸石經(jīng)過這樣的處理先將天然沸石粉 用去離子水清洗干凈，烘干，然后浸泡在0. 05mol/L的鹽酸溶液中，充分攪 拌2h后，用氫氧化鈉溶液中和，過濾并用去離子水沖洗，烘干，然后在2% 的聚合氯化鋁水溶液中浸漬攪拌0. 7h，然后蒸干水即可；
3) 在濾筒中填充改性硅藻土粉，填充厚度為80mm;所述改性硅藻土粉 的粒徑為25 ~ 178 ium,并且硅藻土粉經(jīng)過這樣的處理將硅藻土粉浸漬在5% 的聚合氯化鋁水溶液中浸漬攪拌0. 4h,然后蒸干水即可；
4) 在濾筒中填充活性炭，填充厚度為90mm;所述活性炭為醫(yī)用活性炭， 粒徑為104~ 840|am,并且醫(yī)用活性炭經(jīng)過這樣的處理將醫(yī)用活性炭浸漬 在3. 5%的聚合氯化鋁水溶液中攪拌浸漬0. 9h,然后蒸干水即可；
5) 在所述塑料濾筒的下端設置進水口，在上端設置出水口即可。實施例4
1) 加工一個塑料濾筒，濾筒為圓柱形，內徑為80mm,壁厚為5mm,高度 為250mm;
2) 在濾筒中填充改性天然沸石粉，填充厚度為100mm;所述改性天然沸 石的粒徑為420 ~ 590|am，并且天然沸石經(jīng)過這樣的處理先將天然沸石4分 用去離子水清洗千凈，烘干，然后浸泡在0. 08mol/L的鹽酸溶液中，充分攪 拌1.5h后，用氫氧化鈉溶液中和，過濾并用去離子水沖洗，烘干，然后在 2. 5%的聚合氯化鋁水溶液中浸漬攪拌0. 4h，然后蒸干水即可；
3) 在濾筒中填充改性硅藻土粉，填充厚度為70,;所述改性硅藻土粉 的粒徑為250 420jum,并且硅藻土粉經(jīng)過這樣的處理將硅藻土粉浸漬在 3%的聚合氯化鋁水溶液中浸漬攪拌0. 5h,然后蒸干水即可；
4) 在濾筒中填充活性炭，填充厚度為70mm;所述活性炭為醫(yī)用活性炭， 粒徑為178~ 420jum，并且醫(yī)用活性炭經(jīng)過這樣的處理將醫(yī)用活性炭浸漬 在2. 5%的聚合氯化鋁水溶液中攪拌浸漬0. 3h,然后蒸干水即可；
5) 在所述塑料濾筒的下端設置進水口，在上端設置出水口即可。 實施例5
1) 加工一個塑料濾筒，濾筒為圓柱形，內徑為80畫，壁厚為5mm，高度 為250mm;
2) 在濾筒中填充改性天然沸石粉，填充厚度為90mm;所述改性天然沸 石的粒徑為89~ 840|am,并且天然沸石經(jīng)過這樣的處理先將天然沸石粉用 去離子水清洗干凈，烘干，然后浸泡在0. lmol/L的鹽酸溶液中，充分攪拌 lh后，用氫氧化鈉溶液中和，過濾并用去離子水沖洗，烘干，然后在4%的聚 合氯化鋁水溶液中浸漬攪拌0. 5h,然后蒸干水即可；
3) 在濾筒中填充改性硅藻土粉，填充厚度為70mm;所述改性硅藻土粉 的粒徑為53 420jam，并且硅藻土粉經(jīng)過這樣的處理將硅藻土粉浸漬在3% 的聚合氯化鋁水溶液中浸漬攪拌0. 5h,然后蒸干水即可；
4) 在濾筒中填充活性炭，填充厚度為80mm;所述活性炭為醫(yī)用活性炭, 粒徑為19-124 jum，并且醫(yī)用活性炭經(jīng)過這樣的處理將醫(yī)用活性炭浸漬在 4. 5%的聚合氯化鋁水溶液中攪拌浸漬0. 5h，然后蒸干水即可；5)在所述塑料濾筒的下端設置進水口，在上端設置出水口即可。
實施例6
利用實施例1 ~ 5所制得的濾筒分別對浙江省某縣的天然水體進行處理， 讓待凈化的天然水體通過凈水裝置，從下至上依次通過凈水裝置的沸石層、 硅藻土層和活性炭層，然后對濾出水進行水質監(jiān)測，具體的實驗結果見表1 和表2。
表l
測定項目實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5
溴代三卣甲烷含量ia g/L (凈化前)202202202202202
渙代三卣甲烷含量P g/L (凈化后)43522
表2測定項目實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5
溴代卣乙酸含量(i g/L (凈化前)154154154154154
溴代卣乙酸含量JL1 g/L (凈化后)52314
從表l可以看出，經(jīng)過本發(fā)明所提供的去除水中溴代三卣曱烷、溴代卣 乙酸的凈水裝置處理過的水，水中溴代三卣甲烷、溴代卣乙酸的去除率達到
95%以上，并且經(jīng)過試驗檢測沒有發(fā)現(xiàn)溴酸鹽或銀等有害物質的存在。
以上對本發(fā)明所提供的去除水中溴代三卣曱烷、溴代卣乙酸的凈水裝置 及其制備方法進行了詳細介紹。本說明書中應用了具體實施例對本發(fā)明的原 理及實施方式進行了闡述，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想 在具體實施方式
及應用范圍上可能在實施過程中會有改變之處。因此，本說
明書記載的內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
ii
權利要求
1、一種去除水中溴代三鹵甲烷、溴代鹵乙酸的凈水裝置，包括濾筒和濾芯，所述濾芯包括沸石層、硅藻土層和活性炭層，所述硅藻土層在所述沸石層和活性炭層之間。
2、 根據(jù)權利要求1所述的凈水裝置，其特征在于，所述沸石層中的沸石 的粒徑小于或者等于840 Hi m。
3、 根據(jù)權利要求2所述的凈水裝置，其特征在于，所述沸石的表面附著 有聚合氯化鋁。
4、 根據(jù)權利要求1所述的凈水裝置，其特征在于，所述硅藻土層中的硅 藻土的粒徑小于或者等于420 nm。
5、 根據(jù)權利要求4所述的凈水裝置，其特征在于，所述硅藻土的表面附 著有聚合氯化鋁。
6、 根據(jù)權利要求1所述的凈水裝置，其特征在于，所述活性炭層中的活 性炭的粒徑小于或者等于2000 nm。
7、 根據(jù)權利要求6所述的凈水裝置，其特征在于，所述活性炭的表面附 著有聚合氯化鋁。
8、 根據(jù)權利要求1所述的凈水裝置，其特征在于，所述沸石層中的沸石 的粒徑小于或者等于840|am,所述硅藻土層中的硅藻土的粒徑小于或者等于 420 jam,所述活性炭層中的活性炭的粒徑小于或者等于2000 jam,所述沸石、硅藻土和活性炭的表面均附著有聚合氯化鋁。
9、 根據(jù)權利要求8所述的凈水裝置，其特征在于，所述沸石、硅藻土和 活性炭的重量比為30~50: 10~ 30: 30 ~50。
10、 根據(jù)權利要求9所述的凈水裝置，其特征在于，所述硅藻土為硅藻精土。
11、 一種去除水中溴代三卣曱烷、溴代卣乙酸的凈水裝置的制備方法，包 括如下步驟a) 向濾筒中填充一層沸石；b) 向濾筒中填充一層硅藻土；c) 向濾筒中填充一層活性炭。
12、根據(jù)權利要求11所述的制備方法，其特征在于，所述沸石、硅藻土 和活性炭的表面附著有聚合氯化鋁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除水中溴代三鹵甲烷、溴代鹵乙酸的凈水裝置，包括濾筒和濾芯，所述濾芯包括沸石層、硅藻土層和活性炭層，所述硅藻土層在所述沸石層和活性炭層之間。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述的去除水中溴代三鹵甲烷、溴代鹵乙酸的凈水裝置，包括濾筒和濾芯，所述濾芯包括沸石層、硅藻土層和活性炭層，所述硅藻土層在所述沸石層和活性炭層之間，這三層的存在可以有很好的絮凝沉淀作用、過濾作用以及協(xié)同作用，能夠有效去除水中的溴代三鹵甲烷、溴代鹵乙酸，而又不會產(chǎn)生溴酸鹽或銀等有害物質，對水中溴代三鹵甲烷、溴代鹵乙酸的去除率可以達到95％以上。
文檔編號C02F1/58GK101684015SQ200810167430
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權日2008年9月26日
發(fā)明者周奇迪 申請人:周奇迪