[發明專利]一種生物質吸附劑與微生物還原聯用去除水中高氯酸鹽的方法

有效

• 申請號: 201410083945.4
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103833145A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 高寶玉;許醒;岳欽艷;宋雯;王燕;李倩
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F101/12
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 朱家富

技術領域

本發明涉及一種生物質吸附劑與微生物還原聯用去除水中高氯酸鹽的方法，屬于環境與化學技術領域。

背景技術

高氯酸鹽可以干擾人體甲狀腺的正常功能，造成甲狀腺功能失調，影響人體的發育，尤其是嬰兒的中樞神經系統和大腦組織的發育。作為一種高穩定性、高擴散性和持久性的內分泌干擾物，高氯酸鹽已廣泛地進入到人類的飲用水和飲食中。研究發現，世界各地的雨水、雪水、海水、地下水、飲用水和食品中頻頻檢出高氯酸鹽。國內地表水、地下水、飲用水、瓶裝水及食品(大米、牛奶、酸奶等)中均有高氯酸鹽檢出，說明我國飲用水源及食品安全已經存在嚴重的高氯酸鹽污染威脅。因此，如何將飲用水或地下水中高氯酸鹽去除并實現無害化已成為我國保障人們健康的重要問題。

目前，研究及應用較廣的高氯酸鹽去除技術主要為膜分離、生物還原、離子交換與吸附技術。膜分離技術可以通過膜的選擇透過性將高氯酸鹽和水進行分離，且不會產生副產物。但是，膜分離技術設備費用高,而且濃水中富集的高氯酸鹽需要進一步處理，因此在實際生產的推廣上受到制約。生物還原技術是一種處理效果好、費用低、發展前景較好的方法，它可以將水中的高氯酸根徹底地還原為氯離子，從而實現了高氯酸鹽的無害化處理。但飲用水和地下水中高氯酸根的含量過低，而且存在著多種競爭物質，因此生物還原技術在飲用水處理和地下水生態修復中仍有一定局限性。離子交換與吸附法原理簡單，可高效吸附去除高氯酸鹽，曾一度作為去除高氯酸鹽的主要方法。但商業吸附劑成本太高，而且再生水中的高氯酸鹽處理困難，未能實現高氯酸根的無害化處理。目前，以生物質（例如：農作物秸稈，蘆竹，海藻等）為原料制備的新型吸附劑對高氯酸鹽具有較好的處理效果，參見Salem?Baidas,Baoyu?Gao?and?Xiaoguang?Meng,Perchlorate?removal?by?quaternary?amine?modified?reed.Journal?of?Hazardous?Materials,189,1–2,54–61。其主要優點是成本低廉，高效且性能穩定。但是生物質吸附劑吸附高氯酸鹽后也面臨富集高氯酸鹽的處理問題。

基于此，多工藝聯用去除高氯酸鹽可綜合各工藝的優點，是目前高氯酸鹽處理工藝的研究熱點。例如，膜處理-生物還原工藝聯用、膜處理-化學還原聯用、吸附-生物膜處理等工藝。參見Chao?Wang,Lee?Lippincott,In-Ho?Yoon?and?Xiaoguang?Meng,Modeling,rate-limiting?step?investigation,and?enhancement?of?the?direct?bio-regeneration?of?perchlorate?laden?anion-exchange?resin.Water?Research,43,2009,127-136。

但是以高效低廉的生物質吸附劑與微生物還原聯用無害化去除水中高氯酸鹽的處理工藝，目前國內未見文獻報道。在國外文獻數據庫中，也未見相關文獻報道。

發明內容

本發明針對目前吸附法處理高氯酸鹽成本太高，富集高氯酸鹽處理困難；生物還原技術因飲用水和地下水中高氯酸根的含量過低而應用受到限制的問題，提供了一種經濟可行，處理效果好、可穩定運行的生物質吸附劑與微生物還原聯用去除水中高氯酸鹽的方法。

本發明技術方案如下：

一種生物質吸附劑與微生物還原聯用去除水中高氯酸鹽的方法，步驟如下

（1）將生物質材料、環氧氯丙烷、乙二胺、三乙胺按1：0.25～5：0.25～2：0.25～5的比例混合，單位g:mL:mL:mL，在20～120℃的條件下反應30～600min，制得生物質吸附劑；

（2）將步驟（1）制得的生物質吸附劑填充于吸附柱中，吸附劑填充量為0.5～10g，吸附柱體積為0.2L，對高氯酸根的濃度為0.1～200mg/L的高氯酸鹽溶液進行飽和過柱吸附，高氯酸鹽溶液的流速為1～30ml/min，待出水高氯酸根濃度升高至進水高氯酸根濃度的98%時，制得富集了高氯酸鹽的生物質吸附劑和處理后廢水；

（3）將厭氧活性污泥填入污泥培養反應器中，排出氧氣，經馴化溫度15～50℃，馴化體系pH值5～10，馴化時間10～90d，制得馴化污泥；

（4）將步驟（2）富集了高氯酸鹽的生物質吸附劑與步驟（3）馴化污泥按比例1：10～3000的比例混合，單位g:mL，然后加入碳源，碳源加入量為100～10000mg/L，在溫度10～50℃的條件下，處理1～20d，制得處理后生物質吸附劑；