[發明專利]一種用于去除水中氨氮和錳離子的改性活性炭漿及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110507562.5
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113368816B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 周揚;付俊豪;高源;江進;胡堅鵬;郭欽;羅于
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/292;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/16;C02F101/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳嘉毅

本發明公開了一種用于去除水中氨氮和錳離子的改性活性炭漿及其制備方法和應用，所述方法包括以下步驟：將粒徑大于0.1mm的活性炭和改性助劑分散于水中，通過濕法研磨將活性炭研磨成粒徑小于10μm的顆粒，得到改性活性炭漿；每毫升水中加入總質量為5～50mg的活性炭與改性助劑；活性炭與改性助劑的質量比為1：(0.01～2)；按質量百分比計，所述改性助劑包括過氧化氫30％～70％、銅鹽5％～15％、亞鐵鹽10％～20％、錳鹽10％～20％和碳酸鹽5％～15％。本發明利用改性助劑使活性炭表面和孔隙中原位形成有機內過氧化物結構并覆蓋一層活性鐵錳銅氧化物，活性炭界面的有機內過氧化物結構在鐵錳銅氧化層的催化作用及活性炭電子傳遞作用下能夠有效氧化吸附在活性炭上的氨氮和錳離子，實現氨氮和錳離子的吸附?氧化高效去除。

技術領域

本發明涉及廢水處理技術領域，更具體地，涉及一種用于去除水中氨氮和錳離子的改性活性炭漿及其制備方法和應用。

背景技術

氨氮和錳離子是飲用水中常見的污染因素。其中氨氮是水體中的營養素，可導致水體富營養化現象，造成水體黑臭，是水中的主要耗氧污染物，甚至對魚類及某些水生生物有毒害作用。水中的氨氮主要來源于化肥、焦化、石化、制藥、食品、垃圾填埋場等。隨著經濟的高速發展，氨氮已經成為目前水污染的重要因素之一。錳元素是地下水中含量較高的礦物質元素，它們雖然是人體必需的微量元素，但當攝入過量時也可能對人體產生毒害作用。綜上，生活飲用水衛生標準對氨氮和錳離子含量均做出了嚴格限制。然而現有水處理工藝(混凝、沉淀、過濾)并不能有效去除飲用水中氨氮和錳離子。因此，如何經濟高效的控制飲用水中氨氮和錳離子成為了近年來的研究熱點。

活性炭具有較大的比表面積、發達的孔隙結構和豐富表面官能團，是一種廣泛應用于水處理領域中的吸附材料。中國發明專利CN109499541A公開了一種利用球磨儀深度研磨活性炭制備改性活性炭的方法，通過該方法制備得到的活性炭粒徑小且粒徑分布均勻，可有效吸附甲苯、雷尼替丁和尼扎替丁等有機污染物，但該方法制備得到的改性活性炭無法有效去除水中氨氮和錳離子。因此，開發一種切實可行的活性炭改性方法，使其對氨氮和錳離子具有較強的去除能力，具有重要的實際意義。

發明內容

本發明的首要目的是克服現有活性炭材料對氨氮和錳離子吸附效率差，不能有效去除水體中氨氮和錳離子的問題，提供一種用于去除水中氨氮和錳離子的改性活性炭漿的制備方法。

本發明的進一步目的是提供一種用于去除水中氨氮和錳離子的改性活性炭漿。

本發明的另一目的是提供上述改性活性炭漿的應用。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

一種用于去除水中氨氮和錳離子的改性活性炭漿的制備方法，包括以下步驟：

將粒徑大于0.1mm的活性炭和改性助劑分散于水中，通過濕法研磨將活性炭研磨成粒徑小于10μm的顆粒，得到改性活性炭漿；

每毫升水中加入總質量為5～50mg的活性炭與改性助劑；

活性炭與改性助劑的質量比為1：(0.01～2)；

按質量百分比計，所述改性助劑包括過氧化氫30％～70％、銅鹽5％～15％、亞鐵鹽10％～20％、錳鹽10％～20％和碳酸鹽5％～15％。

在本發明中，粒徑大于0.1mm的活性炭在濕法研磨過程中會暴露出活性表面，碳酸鹽控制溶液pH為中偏堿性，過氧化氫在錳離子、銅離子、亞鐵離子的催化作用下能夠氧化活性炭表面的烯烴官能團，在活性炭表面生成有機內過氧化物(dioxirane)。銅離子、亞鐵離子和錳離子被氧化后，能夠在活性炭表面及孔隙中原位生成活性鐵錳銅復合氧化層。活性炭界面的有機內過氧化物結構在鐵錳銅氧化層的催化作用及活性炭骨架電子傳遞作用下能夠有效氧化吸附在活性炭上的氨氮和錳離子，實現氨氮和錳離子的吸附-氧化高效去除。

優選地，活性炭與改性助劑的質量比為1：(0.1～1)。