[發(fā)明專利]一種利用表面活性劑改性的凹凸棒土去除水中腐殖酸的方法

無效

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• 申請日: 2011-07-12
• 公開（公告）號: CN102247799A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王家宏;韓曉晶;馬宏瑞;畢麗娟
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;C02F1/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水體凈化處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及水體中腐殖酸的凈化，特別涉及一種表面活性劑改性的凹凸棒土去除水中腐殖酸的方法。

背景技術(shù)

腐殖酸類物質(zhì)是一種含酚羥基、羧基、醇羥基等多種官能團的大分子多環(huán)芳香化合物，主要由自然界動植物分解產(chǎn)生，廣泛存在于天然水體和土壤中。腐殖酸類物質(zhì)是水體中天然有機物的主要成分，約占到水中總有機物的50％～90％。水體中腐殖酸類物質(zhì)的存在可以引起各種環(huán)境問題以及健康問題。水體中的腐殖酸類物質(zhì)的存在，是引起水體色度和臭味的主要原因；腐殖酸分子可以與水中重金屬離子絡(luò)合，大大增加膠體的穩(wěn)定性，從而影響水處理效果；同時，在膜處理過程中，腐殖酸類物質(zhì)易造成嚴(yán)重膜污染問題。在飲用水的處理中，腐殖酸類物質(zhì)可與氯反應(yīng)生成三氯甲烷(THMs)、鹵乙酸(HAAs)等致癌、致畸物，是氯消毒副產(chǎn)物(DBPs)的主要前驅(qū)物，直接影響人類健康。另外，腐殖酸可能干擾人體對無機元素的吸收和代謝平衡，是引起大骨病發(fā)病的主要因素。因此，尋找有效去除水體中腐殖酸的方法引起人們廣泛的關(guān)注。

目前，去除水中腐殖酸的方法主要有膜濾法、絮凝法、氧化法、生物法等，其中以膜濾法、絮凝法和氧化法研究的較多，然而在實際應(yīng)用過程中都存在一些問題。膜濾法雖然能去除腐殖酸中的大分子物質(zhì)，但很難去除親水性的小分子有機物，而且水中的鈣、鎂等金屬離子能與腐殖酸分子中的含氧官能團發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，極易造成膜污染；絮凝法對腐殖酸的去除率可達60％左右，但是絮凝劑對人體的健康有一定的危害；腐殖酸的難生物降解性限制了生物法的應(yīng)用；氧化法雖然可以一定程度的降解水體中的腐殖酸，但是運行成本高、裝置復(fù)雜、處理量有限，影響其在實際工程中的應(yīng)用。因此，吸附法作為低能耗的固相萃取技術(shù)越來越受到人們的重視。

吸附是發(fā)生在物質(zhì)表面的一種傳質(zhì)過程，其主要是通過吸附質(zhì)分子和吸附劑表面分子之間的相互作用來實現(xiàn)。在固體和液體組成的兩相體系中，吸附主要是指利用固體吸附劑的物理吸附和化學(xué)吸附去除液相中污染物的過程。傳統(tǒng)的吸附劑主要有活性炭吸附劑、樹脂類吸附劑、無機礦物質(zhì)吸附劑等。

目前，多孔材料在吸附領(lǐng)域受到了越來越廣泛的關(guān)注。凹凸棒土是一種天然的一維納米礦物，在我國資源豐富，價格低廉。由于其獨特的纖維狀或棒狀晶體形態(tài)而呈現(xiàn)出良好的吸附性能和較大的比表面積。天然的凹凸棒土對水中重金屬、小分子有機物有良好的吸附性能，但是對大分子有機物的吸附量很低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題在于提供一種利用表面活性劑改性的凹凸棒土去除水中腐殖酸的方法，通過對凹凸棒土進行有機改性，提高它對大分子的吸附，從而吸附去除水中腐殖酸。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種利用表面活性劑改性的凹凸棒土去除水中腐殖酸的方法，包括以下步驟：

1)將凹凸棒土加入到氯化鈉溶液中，30～60℃下充分?jǐn)嚢枰赃M行陽離子交換反應(yīng)至少24h，待反應(yīng)完成后，收集凹凸棒土用水充分清洗去除氯離子，然后再將其烘干并充分研磨，得到鈉化的凹凸棒土；

2)將鈉化的凹凸棒土與十六烷基三甲基氯化銨按照2～10∶1的質(zhì)量比混合后，加入到水中并混勻，超聲處理10～30min，然后在60～80℃下充分?jǐn)嚢?～6h，冷卻至室溫后過濾，收集反應(yīng)產(chǎn)物并用水充分洗滌去除氯離子，再將其烘干并充分研磨，得到十六烷基三甲基氯化銨改性后的凹凸棒土；

3)在欲凈化的水體中加入其質(zhì)量0.0005～0.001倍的十六烷基三甲基氯化銨改性后的凹凸棒土作為吸附劑，在溫度為15～35℃、pH為2.0～10.0的條件下吸附水中的腐殖酸類污染物，吸附時間為20min～24h，然后收集十六烷基三甲基氯化銨改性后的凹凸棒土，凈化水體中的腐殖酸類污染物。

所述的對收集的十六烷基三甲基氯化銨改性后的凹凸棒土進行以下處理：

將收集的十六烷基三甲基氯化銨改性后的凹凸棒土加入其質(zhì)量1500～2000倍、濃度為0.1～1.0mol/L的氫氧化鈉溶液中，在20～30℃下震蕩3～6h，進行脫附處理；待反應(yīng)完成后，收集脫附后的十六烷基三甲基氯化銨改性后的凹凸棒土，用水清洗至pH為中性，以重復(fù)使用。

所述的欲凈化水體中腐殖酸類污染物的初始濃度為50～220mg/L。

所述的氯化鈉溶液的濃度為1.0～2.3mol/L，凹凸棒土與氯化鈉溶液的質(zhì)量比為1∶10～50。

所述的清洗去除氯離子至洗脫水中用0.1mol/L硝酸銀溶液檢測不到氯離子。