[發明專利]改性活性炭及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201010101049.8
• 申請日: 2010-01-26
• 公開（公告）號: CN101774576A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 劉桂芳;李旭春;馬軍;任芝軍;朱麗楠;官滌;劉慧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C01B31/08
• 分類號: C01B31/08;C02F1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及的是一種改性活性炭，本發明也涉及一種活性炭的制備方法，本 發明還涉及改性活性炭作為吸附劑，在去除酚類內分泌干擾物的水處理中的應用 方法。

(二)背景技術

進入二十一世紀以來，隨著我國社會發展進程的加快，我國水源污染形勢也 愈發嚴峻，各地水源均受到不同程度的污染，特別是各種突發性水源污染事件的 發生，更在不斷向我國目前采用的常規水處理技術提出挑戰。在各類水源污染物 中，有機污染對人和生物體帶來的危害不容忽視，特別是近年來發現的含量相對 較低的有機污染物，如：持久性有機污染物、消毒副產物、三致物和內分泌干擾 物(EDCs)等，因其具有生物富集性、毒性、三致(致癌、致畸、致突變)作用和 內分泌干擾活性而備受各界關注，其中，內分泌干擾物在整個生態循環過程中， 表現出持久性/長期殘留性、生物蓄積性、揮發/半揮發性以及高毒性等物化特征， 與其它微量有毒有害化學污染物相比，其毒性危害更為嚴重，在極其微量的情況 下便可對生物體產生毒性效應，甚至危害下一代，故也被定義為第三代環境污染 物，通常作為一個獨立的環境問題被提出。研究表明，天然水體中的內分泌干擾 物質多為酚類內分泌干擾物，常檢出的有天然雌激素(雌激素酮(E1)、17β-雌二醇 (E2))、合成雌激素(17α-乙炔基雌二醇(EE2)、乙烯雌酚(DES))以及烷基酚類物質 (壬基酚(4-n-NP))，這些污染物主要來源于人畜的排泄物及其不完全降解產物、 人工合成雌激素類藥物和表面活性劑的生物轉化產物等，常通過污廢水的不達標 排放進入自然水體，很難被當前的飲用水傳統處理工藝去除(常規混凝、絮凝、 沉淀過程對壬基酚和雙酚A的去除率分別低于7％和3％)^[1]，直接危害人體健康， 因此，對含有此類有機污染物的水源進行科學處理勢在必行。當前對酚類內分泌 干擾物去除研究較多的是采用高級氧化技術和吸附技術，其中前者在處理過程中 可能會產生一定的有害副產物(如氯化消毒副產物、溴酸鹽類物質等)，并且存在 技術成本高和現有水廠工藝改造難的問題，故未能得到廣泛應用；對于后者而言， 一直以來則多采用活性炭作為吸附劑進行，其對水中污染物具有很好的去除效 果，得到了國內外學者的廣泛共識，針對當前酚類內分泌干擾物的水污染，一些 研究工作也被相繼展開。孫紅文等^[2]通過研究發現活性炭能快速有效地去除水中 微量的壬基酚；王曉東等^[3]考察臭氧/活性炭工藝對水中酚類內分泌干擾物去除效 果時發現，30％的壬基酚可由臭氧氧化去除，剩余目標物則可被活性炭快速吸附 去除；Chang等^[4]發現微量E1可以很好地吸附在粉末活性炭上；Fukuhara^[5]等在 研究純水中E1和E2在八種不同商用活性炭上的可吸附性時也發現，目標物平 衡濃度為1μg/L時，E1的吸附量為25.6～73.5mg/g，E2的吸附量為21.3～67.6mg/g， 表明這兩種目標物可很好地被活性炭吸附，并且由于E1的憎水性相對更強，導 致其在活性炭上的可吸附性較E2高出8％；Choi等^[6]考察了活性炭的類型和使 用壽命對水中壬基酚和殺草強吸附去除的影響；Zhang等^[7]研究了多種吸附劑對 水中E1和E2的去除效果，其中碳納米管吸附能力最強，活性炭次之，離子交 換樹脂、殼聚糖最差；Yoon等^[8]利用粉末活性炭吸附去除水中的雙酚A、E2和 EE2。由于目前的報道多是評價典型酚類內分泌干擾物在活性炭上的可吸附性、 活性炭的吸附效能以及活性炭與其他吸附劑吸附性能對比，只有很少文獻考慮了 吸附過程中活性炭的類型和使用壽命對其應用的影響，鑒于活性炭表面物化性質 已被大量研究證實直接影響著活性炭的吸附性能，因此有必要探尋一種改性方 法，從根本上提高和改善活性炭對水中酚類內分泌干擾物的吸附效能。

與本發明相關的公開報道包括：

[1]S.G.Kim，K.J.Choi，K.J.Oh.Fate?of?Endocrine?Disruptor?in?Water?Treatment?Processes.IWA World?Congress，2002.

[2]孫紅文，翟洪艷，高媛等.活性炭對水中典型環境內分泌干擾物的吸附.水處 理技術，2005，31(6)：47～50.