[發明專利]消毒副產物吸附型碳膜濾芯的制備方法、所述制備方法得到的產品及其應用

在審

• 申請號: 202110593275.0
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113304726A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 梁輝;魯純;王艷貴;許鑫
• 申請（專利權）人: 北京碧水源凈水科技有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;A01N59/16;A01N25/08;A01P1/00;C02F1/28;C02F1/50;C02F101/34;C02F101/36
• 代理公司: 北京君智知識產權代理事務所(普通合伙) 11305
• 代理人: 黃綠雯

本發明提供消毒副產物吸附型碳膜濾芯的制備方法，以改性活性碳纖維粉末、高碘值顆粒活性炭和粘結劑為原料，按照重量份計400：(10?100)：(10?80)混合，成型得到碳膜濾芯。本發明還提供上述濾芯在去除水中的消毒副產物、特別是三氯甲烷中的應用。本發明的制備方法通過高碘值顆?；钚蕴己透男曰钚蕴祭w維的聯合使用，有效提高了濾芯對水中消毒副產物的去除效率，特別對于三氯甲烷的去除率不低于78％，明顯優于現有的同類濾芯。

【技術領域】

本發明涉及水處理技術，特別涉及消毒副產物吸附型碳膜濾芯的制備方法，還涉及通過所述方法制備得到的濾芯，及其在水處理中的應用。

【背景技術】

隨著工業的迅速發展，大量的有機廢水排放入天然水體中，使水中的有機物種類激增，水質惡化，一定程度上造成了飲用水的污染。同時，大部分水廠采用氯氣消毒法殺滅飲用水中的細菌，在消毒過程中水中的有機物與氯反應形成三氯甲烷、四氯化碳、鹵乙酸等消毒副產物，若在后續的凈水環節中未能去除，這些有機污染物則會在人體中逐漸累積，對健康造成極大傷害。

目前的家用凈水領域中應用較多的是以反滲透膜、納濾膜、超濾膜為核心的膜分離技術，其中以反滲透膜應用最為廣泛。雖然反滲透膜可有效分離去除水中的細菌、重金屬以及有機物，但在過濾過程中廢水比高，造成水資源浪費，且不能去除水中余氯。而超濾膜雖然沒有廢水問題，但截留精度較差，無法有效去除小分子有機物等有害物質。

現在應用較廣的活性炭濾芯大部分使用粉末活性炭利用有機膠粘劑成型，粉末活性炭的比表面積與活性碳纖維相比較小，吸附容量低，對消毒副產物的吸附作用極其有限。在成型過程中膠粘劑進入活性炭的孔道使部分孔道堵塞，進一步限制了濾芯的吸附性能。本發明使用活性碳纖維作為濾芯的主要吸附劑，并對活性碳纖維進行表面改性，增強對水體中的消毒副產物的吸附。

【發明內容】

本發明的目的是克服現有技術缺陷，提供一種新一代碳膜濾芯，以具有對消毒副產物特別是三氯甲烷、四氯化碳、鹵乙酸等小分子有機物的吸附效果。

為了實現上述目的，本發明提供一種消毒副產物吸附型碳膜濾芯的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)取活性碳纖維粉碎至70-200目，所得粉末洗滌過濾后烘干備用，得到原料粉末；

(2)將原料粉末投入改性溶液中，混合均勻后置于燒瓶中在60-100℃下回流改性2-12h，過濾后取固相，用水洗滌至中性后烘干備用；

(3)按重量份計400：(10-100)：(10-80)取步驟(2)的產物、高碘值顆?；钚蕴亢驼辰Y劑混合，在模具中負壓抽吸成型，然后在100-130℃下烘干，然后包覆無紡布，得到碳膜濾芯。

在本發明中，優選地所述活性碳纖維的BET比表面積為1300～1800m²/g，平均直徑為5～15μm。其中，選擇比表面積較大的產品如1500～1800m²/g更有利于提高碳膜濾芯的吸附能力。

活性碳纖維由于其表面具有微孔結構，因此通常具有較大的比表面積。作為商品銷售的活性碳纖維通常以活性碳纖維毯的形式，因此需要對其進行粉碎處理。

在本發明中，所述改性溶液為酸溶液或堿溶液。通過改性溶液對活性碳纖維進行處理的目的在于對活性碳纖維表面進行刻蝕，增加比表面積及表面吸附位點，使改性后的炭纖維濾芯吸附容量明顯增大。

其中，所述酸溶液是質量濃度為10-40％的稀硫酸、質量濃度為5-20％的稀硝酸或質量濃度為60-68％的濃硝酸。當使用濃度較低的酸作為改性溶液時，在步驟(2)中可適當選用較高的回流溫度并配合較長的回流時間，以保證活性碳纖維被充分改性。當使用濃度較低的酸進行改性時，可適當降低回流溫度并縮短回流時間。例如，采用稀硫酸或稀硝酸溶液進行改性時，在80℃下回流12h實現改進，然后過濾、洗滌并烘干；采用濃硝酸溶液進行改性時，可在60℃條件下回流2h實現改進，然后過濾、洗滌并烘干得到改性的活性碳纖維粉末。