[發(fā)明專利]一種去除水體中鹵酸鹽的濾層材料及其使用方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010119942.3
• 申請(qǐng)日: 2010-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101774670A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)平玉;李天玉;劉永康;陳詠梅;趙順萍;劉佳;林春來(lái)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué);北京市自來(lái)水集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C02F1/58
• 分類號(hào): C02F1/58;C02F101/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水體凈化及水污染防治技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種去除水體中鹵酸鹽，特別是溴酸鹽、亞氯酸鹽、氯酸鹽等的濾層材料及其使用方法，其中濾層材料由鐵硅碳合金粉體、鎂鋁合金粉體、顆?；钚蕴?無(wú)煙煤的混合物構(gòu)成，含鹵酸鹽的水體流經(jīng)該濾層材料即可降低其中鹵酸鹽的濃度。

技術(shù)背景

在自來(lái)水廠中，由加氯預(yù)氧化工藝和加氯消毒工藝所引起的出廠水中的超標(biāo)氯化消毒副產(chǎn)物嚴(yán)重危害著人體健康。為了控制自來(lái)水中的氯化消毒副產(chǎn)物的濃度，人們正在尋求其他消毒工藝來(lái)替換加氯消毒技術(shù)。目前，研究最廣泛的可替代加氯消毒的方法有臭氧消毒、二氧化氯消毒等。臭氧的殺菌能力強(qiáng)，所需接觸時(shí)間短，但臭氧消毒的同時(shí)也能將水中的溴離子氧化成溴酸鹽。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)溴酸鹽具有潛在的致癌作用，已被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)定為2B級(jí)潛在致癌物，動(dòng)物試驗(yàn)證明其有致癌性，微生物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其有致突變性，在高劑量時(shí)具有一定的DNA和染色體水平的遺傳毒性。美國(guó)國(guó)家環(huán)保局(U.S.EPA)和歐盟(EU)對(duì)飲用水中溴酸鹽的濃度嚴(yán)格規(guī)定：臭氧處理水時(shí)溴酸根的最高允許濃度為10μg/L。二氧化氯(ClO₂)消毒可以有效控制三鹵甲烷和鹵乙酸等副產(chǎn)物的生成，然而，ClO₂消毒的主要無(wú)機(jī)副產(chǎn)物亞氯酸鹽(ClO₂^-)和氯酸鹽(ClO₃^-)會(huì)危害人體血液、生殖發(fā)育等方面的健康，引發(fā)高鐵血紅蛋白白血癥和溶血性貧血，并干擾碘的吸收代謝，還會(huì)引起血液膽固醇升高，被列為致癌物。美國(guó)EPA規(guī)定飲用水中ClO₂^-的限定值為1.0mg/L，WHO制訂的飲用水ClO₂^-標(biāo)準(zhǔn)值為0.2mg/L，我國(guó)《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中ClO₂^-的限值為0.7mg/L。飲用含有這些鹵酸鹽的自來(lái)水將直接對(duì)人身健康構(gòu)成一定的危害，因而有必要在自來(lái)水廠廣泛采取這些消毒技術(shù)之前對(duì)其所產(chǎn)生的鹵酸鹽類消毒副產(chǎn)物進(jìn)行去除處理。

目前，控制水體中鹵酸鹽的處理方法主要有：膜處理法、活性炭法、生物降解法、化學(xué)藥劑還原法等。其中，膜處理法對(duì)鹵酸鹽的去除效果好，但處理價(jià)格較高，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一些含高濃度鹵酸鹽的廢水需要得到另外的處理；活性炭吸附法則存在容易吸附飽和，需經(jīng)常更新，成本過(guò)高的問(wèn)題；生物降解法處理周期長(zhǎng)，占地面積大，尤其對(duì)于自來(lái)水這種營(yíng)養(yǎng)貧瘠的水體環(huán)境不利于微生物的生存，因而微生物種的數(shù)量甚微，處理效率低；化學(xué)藥劑還原法操作麻煩，容易引起二次污染，成本較高不適合工業(yè)應(yīng)用，尤其不適合飲用水的處理。

為了克服上述技術(shù)的弊端，中國(guó)專利CN?101439900提出一種氧化還原去除水中溴酸鹽的方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：控制水中溶解氧的預(yù)處理，去除溴酸鹽的氧化還原階段和去除過(guò)量鐵離子的過(guò)濾處理等，能夠有效去除溴酸鹽，但工藝操作繁瑣，需使用三個(gè)階段處理，作用時(shí)間較長(zhǎng)，需要加入大量化學(xué)藥劑，處理成本增加較多，且易引起二次污染。

中國(guó)專利CN?101585574提出使用紫外光照射技術(shù)去除天然礦泉水中的溴酸鹽，處理工藝簡(jiǎn)單，但存在的弊端是：去除溴酸鹽所需要的紫外光量要比消毒時(shí)所需要的量大，增大經(jīng)濟(jì)成本；波長(zhǎng)控制較難，作用壽命較短，因此不利于工業(yè)化推廣。

中國(guó)專利CN?101585573提出將鈀或鉑負(fù)載于氧化鋁催化劑上，調(diào)節(jié)pH為2～8并向水體中通入氫氣進(jìn)行降解溴酸鹽，去除溴酸鹽的效果大幅提高，但使用貴金屬和調(diào)節(jié)pH經(jīng)濟(jì)成本過(guò)高，催化劑的制備較復(fù)雜不宜大批量使用，利用氫氣還原不便于工業(yè)應(yīng)用，尤其不適用于含有微量溴酸鹽的自來(lái)水處理。

中國(guó)專利CN?1868913提出使用Fe-Si+Mg-Al粉體材料還原去除水體中微量含氯有機(jī)物，將Fe-Si合金粉體與活潑金屬M(fèi)g-Al合金偶合大幅度提高降解脫氯速率，避免了鐵離子溶出的現(xiàn)象，處理后水質(zhì)能夠滿足飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，尤其適用于飲用水中微量氯化消毒副產(chǎn)物的去除。這說(shuō)明Fe-Si+Mg-Al粉體材料具有很強(qiáng)的還原性，可嘗試將其用于水體中鹵酸鹽的還原去除。但該體系中Fe-Si合金是一種高硅鑄鐵，硬度較大很難將其切割粉碎，更不適于大規(guī)模的生產(chǎn)加工；且直接物理混合的Fe-Si和Mg-Al兩種合金粉體都屬于重質(zhì)濾料，當(dāng)達(dá)到一定厚度時(shí)很容易出現(xiàn)堆積板結(jié)現(xiàn)象，因此不宜進(jìn)行工業(yè)使用。仍有值得改進(jìn)的地方。

發(fā)明內(nèi)容