[發(fā)明專利]一種去除水中高氯酸鹽的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110340340.5
• 申請(qǐng)日: 2011-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN102424448A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊一瓊;高乃云;周超;馬艷;郭洪光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/28
• 分類號(hào): C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種去除水中高氯酸鹽的方法。

背景技術(shù)

環(huán)境中低濃度水平的高氯酸鹽幾乎無處不在，國(guó)內(nèi)已有研究者在地表水、地下水、河流底泥及附近土壤、飲用水、瓶裝水、及食品(如大米、牛奶、酸奶等)中檢測(cè)到了不同程度的高氯酸鹽污染。高氯酸鹽是近年來國(guó)際水處理領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)境污染物之一，具有干擾人體內(nèi)碘的吸收以及抑制甲狀腺調(diào)節(jié)荷爾蒙分泌和新陳代謝能力的毒理學(xué)特征。地表水、飲用水、土壤及食品中檢測(cè)到的高氯酸根已經(jīng)對(duì)人類生存環(huán)境構(gòu)成了危害。

高氯酸根離子的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為ClO₄^-，高氯酸根(ClO₄^-)中的氯原子為正七價(jià)(Cl⁷⁺)，它由SP³雜化后四個(gè)σ鍵和三個(gè)π鍵構(gòu)成。它的空間構(gòu)型是一個(gè)正四面體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)均勻、對(duì)稱性好、鍵合較牢固，因而較難斷裂，穩(wěn)定性強(qiáng)、具有很高的活化反應(yīng)屏障，因此常溫下仍很難發(fā)生還原反應(yīng)。高氯酸鹽的非揮發(fā)性、高溶解性和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性等特性使得混凝、沉淀、過濾和消毒等自來水廠的常規(guī)處理技術(shù)難以將其有效從水中去除，特別是低濃度高氯酸鹽的去除更加困難。美國(guó)EPA(Environmental?Protection?Agency，環(huán)境保護(hù)署)建議飲用水中的高氯酸根(ClO₄^-)濃度不能超過24.5μg/L?；钚蕴繉?duì)其吸附量很小，大多數(shù)還原劑與其難以發(fā)生反應(yīng)。目前高氯酸鹽的去除和污染修復(fù)采用的技術(shù)主要分為三類：物理處理、化學(xué)還原和生物降解。

由于高氯酸鹽在水體中以高價(jià)氯正七價(jià)(Cl⁷⁺)的形式在水中持久、穩(wěn)定的存在，常規(guī)凈水工藝很難將其去除，目前國(guó)內(nèi)外常用的去除技術(shù)均存在去除效率低或是經(jīng)濟(jì)成本高的缺點(diǎn)。

層狀雙金屬氫氧化物(layered?double?hydroxide，簡(jiǎn)稱LDH)，是一種層狀陰離子粘土礦物，其理想分子式為Mg₂Al₃(OH)₁₄CO₃·4H2O，單元層結(jié)構(gòu)為由類似氫氧化鎂[Mg(OH)₂]的八面體構(gòu)成。由于Mg²⁺被Al³⁺所代替，層間帶有正電荷。從理論上說，n(Mg)/n(Al)越小，層間所帶的正電荷就越多，層間正電荷由CO₃^2-來中和。其在450～500℃左右焙燒將破壞其層狀結(jié)構(gòu)，得到混合Mg-Al氧化物，焙燒后的產(chǎn)物比其前驅(qū)物有更大的比表面積，且具有結(jié)構(gòu)“記憶”效應(yīng)，即在水環(huán)境中重新吸收陰離子使其恢復(fù)原有的層狀結(jié)構(gòu)。正因?yàn)檫@種吸收過程使之具有很強(qiáng)的陰離子選擇吸附性，可以去除一些有毒陰離子污染物如CrO₄^2-，TcO₄^-，SeO₃^2-，殺蟲劑和水體中的陰離子表面活性劑。又因?yàn)槠浔簾a(chǎn)物具有結(jié)構(gòu)“記憶”效應(yīng)，可通過在適當(dāng)?shù)臏囟认路贌怪蔀榛旌螹g-Al氧化物的方法來再生吸附劑，可提高該吸附劑的使用效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種去除水中高氯酸鹽的方法。該鋁鎂雙金屬?gòu)?fù)合氧化物的制備成本低、螯合效果顯著且具有獨(dú)特的“陰離子記憶效應(yīng)”，是一種具有開發(fā)潛力的吸附功能材料，尤其可用于受高氯酸鹽污染的飲用水的深度處理。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種去除水中高氯酸鹽的方法，包含以下步驟：

(1)在含ClO₄^-的污染水中加入吸附劑；

(2)加入攪拌裝置或是在搖床內(nèi)進(jìn)行吸附反應(yīng)。

(3)吸附完成后，將水中的吸附劑截留分離處理。

所述的吸附劑為鎂鋁雙金屬?gòu)?fù)合氧化物Mg₆Al₂O₉，為焙燒態(tài)鎂鋁層狀雙金屬氫氧化物。

所述的步驟(1)中污染水體的高氯酸鹽濃度范圍為100～10000μg/L。

所述的步驟(1)中吸附劑與污染水的質(zhì)量比為1∶100～1∶40000。

所述的步驟(2)中的吸附時(shí)間為15min～12h；

所述的步驟(2)中攪拌速度為150rpm～220rpm；

所述的步驟(2)中吸附反應(yīng)在5℃～80℃下進(jìn)行。