專利名稱：一種去除飲用水中莠去津的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及飲用水深度凈化領域，特別涉及一種采用活性炭類吸附劑凈化方法。
背景技術：
莠去津又名阿特拉津(Atrazine),是一種人工合成的化學除草劑，屬于均三氮苯類農
藥。莠去津是一種抑制光合作用的持久性旱地廣譜除草劑，可防除一年生禾本科雜草和闊 葉雜草,對某些多年生雜草也有一定的抑制作用,主要用于玉米、高粱、甘蔗、茶園和果園
除草。莠去津的半衰期較長，具有土壤淋溶性，易被雨水、灌溉水淋溶至較深土層，或是 隨地表徑流進入河流、湖泊，對地表水和地下水造成污染。在我國的太湖、黃浦江、長江、 松花江、遼河、官廳水庫等地表水和吉林、福建、江西等地的地下7j^檢出莠去津。
莠去津是一種內分泌干擾物，可造成哺乳動物繁殖異常，如減少睪酮的分泌、改變性 成熟時間，P爭低體內雄激素的含量、提高雌激素的含量等現象。通過直接接觸或以食物鏈 傳遞的方式，莠去津對人體健康產生危害。有關研究發(fā)現，莠去津可能對人類有致癌作用， 長期接觸莠去津的人患前列腺癌的比率要比平均水平高出315倍以上，可導致乳腺癌和卵 巢癌的發(fā)生，也可能造成人類血管系統(tǒng)發(fā)生問題。建設部于2005年2月頒布《城市供水 水質標準》(CJ/T206-2005 )，國家標準委和衛(wèi)生部于2006年12月聯(lián)合發(fā)布經過修訂的《生 活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749 - 2006),這兩項標準均將莠去津列為7JC質非常規(guī)檢驗項目， 并規(guī)定其限值為0.002 mg/L。
對于飲用水中微量莠去津的去除，目前研究較少。中國給水排水，2001, 17(9): 72-74 中的文章《臭氧催化氧化去除水中微量莠去津》作者蔡國慶、馬軍披露了采用臭氧催化氧 化去除水中微量莠去津的方法。環(huán)境科學，2006, 27(6):1144-1149中的文章《飲用水中內 分泌干擾物阿特拉津UV光氧化研究》作者汪力、高乃云、魏宏斌等和中國給水與排水， 2006, 22(5): 43-47, 51中的文章《UV_H202工藝降解飲用水中阿特拉津的試驗研究》作 者崔婧、高乃云、汪力等披露了采用UV和UV—&02降解阿特拉津(莠去津)的方法。 但這些氧化的方法存在需要消耗氧化劑、氧化不徹底可能形成有毒的中間產物、操作比較 復雜和工藝較難實現等問題。在現有的飲用水凈化方法中，吸附法的工藝和操作簡單，去除效率也比較高。常用的 吸附材料有活性炭、沸石等。給水排水,2007, 33(7): 9-13中的文章《粉末活性炭去除原水 中阿特拉津突發(fā)污染的研究》作者陳蓓蓓、高乃云、劉成等披露了采用粉末活性炭吸附去 除原水中阿特拉津(莠去津)的方法。由于采用敘、末活性炭，后續(xù)的處理和分離比較麻煩， 使處理工藝比較復雜，而且粉末活性炭往往在低濃度時吸附能力較低。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有的粉末活性炭處理工藝復雜、粉末活性炭吸附速度較慢等缺點，提出 一種吸附速度快、莠去津去除率高的去除々欠用水中莠去津的方法。 本發(fā)明的技術方案為
一種去除飲用水中莠去津的方法，包括如下步驟
A) 預處理過濾去除水中的懸浮物；
B) 吸附水中^:量莠去津在溫度為1 ~ 40 。C和流量為30 ~ 400 BV/h條件下，將經 過預處理的水流經裝填有活性炭纖維或改性活性炭纖維的吸附柱，得到凈化々大用水，其中 BV表示活性炭纖維或改性活性炭纖維吸附填充床體積。
所述的去除々大用水中莠去津的方法，其中步驟A中所述的預處理，采用聚丙烯棉進 行過濾去除水中的懸浮物。步驟B中自來水或水源水的溫度優(yōu)選為5-35 °C,流量優(yōu)選 為60-250 BV/h。步驟B中活性炭纖維或改性活性炭纖維對水中微量莠去津的吸附量為 5000- 150000莠去津嗎/g。所用的活性炭纖維型號選用ST-1000、 ST-1300、 ST-1500、 ST- 1600、 A10或A12中任一種。
所用的改性活性炭纖維是對型號為ST-IOOO、 ST-1300、 ST-1500、 ST-1600、 A10或 A12的活性炭纖維熱處理，得到改性活性炭纖維。處理方法為將活性炭纖維放入管式爐， 在氮氣保護下，先由室溫以1 ~ 10 。C/min的升溫速度升至200 。C,保溫15 - 45 min;再 以1 ~ 10 。C/min的升溫速度升至600 ~ 1000 。C,保溫20- 150 min,冷卻至300 。C;最后 在空氣中冷卻，得改性活性炭纖維。
活性炭纖維是繼粉狀活性炭和顆?；钚蕴恐蟮牡谌钚蕴慨a品，是隨著碳纖維工 業(yè)發(fā)M來的一種新型碳材料。由于活性炭纖維具有發(fā)達的樣i孔和巨大的比表面積，使得 活性炭纖維的吸附性能優(yōu)異，吸附容量大，吸附速度快。為了提高活性炭纖維的吸附性能， 可通過特定工藝對活性炭纖維改性，從而提高活性炭纖維對某些物質的吸附量。
本發(fā)明的有益效果為
1.操作簡便，因為采用的是活性炭纖維或改性活性炭纖維，不需要像粉末活性炭經過后續(xù)的分離。
2、 微量莠去津的去除率接近100%,由于使用活性炭纖維或改性活性炭纖維作為吸附 劑，經過本發(fā)明的方法處理的水中莠去津的去除率大于99.5 % 。
3、 減小吸附劑的用量和吸附柱的體積。本發(fā)明由于采用的活性炭纖維或改性活性炭 纖維作為吸附劑，活性炭纖維或改性活性炭纖維的吸附容量比顆?；钚蕴看?，而且活性炭 纖維或改性活性炭纖維的吸附速度比顆?；钚蕴靠鞄妆兜綆资?這樣也就在達到相同效 果、處理相同多水量的情況下，使用本發(fā)明可以大大減小吸附劑的用量，減小了吸附柱的 體積。
4、 聚丙烯棉主要去除水中可能的懸浮物，防止對活性炭纖維吸附莠去津產生不利影響。
5、 對于莠去津，溫度高，吸附速度快，但吸附量低；溫度低，吸附量大，但吸附速 度慢。吸附溫度在常溫范圍，根據氣溫變化。
6、 對于莠去津，流量大，單位時間處理水量多，但吸附量低；流量小，吸附量大， 但單位時間處理水量少。
具體實施例方式
本發(fā)明采用的吸附劑是活性炭纖維，活性炭纖維的型號為江蘇蘇通碳纖維有P艮公司生 產的ST-1000、 ST-1300、 ST-1500、 ST-1600和遼寧省安全科學研究院生產的AIO、 A12; 改性活性炭纖維是將型號為ST-1000、 ST-1300、 ST-1500、 ST-1600、 A10、 A12經一定的 熱處理工藝處理得到。
實施例1:
將含200 pg/L莠去津的自來水先通過聚丙烯棉過濾自來水中可能的懸浮物后得到清 澈的自來水。把2.0 g型號為ST-1300的活性炭纖維填充入吸附柱中(0 15x90 mm )，活 性炭纖維裝填體積為12.5 cm3。將含200 pg/L莠去津的自來水在室溫下，以1.25 L/h流量 流過活性炭纖維填充床層，自來水處理量為875 L,出水莠去津的濃度為0.2 pg/L，莠去 津的去除率為99.9%。
實施例2:
將實施例1中的吸附劑活性炭纖維改為型號為ST-1000、 ST-1500、 ST-1600、 A10和 A12，其它處理方式同實施例l。其結果除了每批自來水處理量有所變化外，莠去津的去除率基本保持不變。 實施例3:
將實施例1中自來水中莠去津的濃度改為50 pg/L,其它處理方式同實施例1，自來 水的處理量達2190L，出水莠去津濃度為0.1 pg/L，莠去津的去除率為99.8%。
實施例4:
將含200 pg/L莠去津的自來水先通過聚丙烯棉過濾后得到清澈的自來水。把108 g型 號為ST-1300的活性炭纖維填充入吸附柱中(055x330 mm )，活性炭纖維裝填體積為675 cm3。將含200 ng/L莠去津的自來水在室溫下，以67.5 L/h流量流過活性炭纖維填充床層， 自來水處理量為47250 L，出水莠去津濃度為0.2pg/L，莠去津的去除率為99.9%。
實施例5:
將含200 pg/L莠去津的水源水先通過聚丙烯棉過濾后得到清澈的水源水。把2.0 g型 號為ST-1300的活性炭纖維填充入吸附柱中(0 15x75 mm),活性炭纖維裝填體積為12.5 cm3。將含200 ng/L莠去津的水源水在室溫下，以1.25 L/h流量流過活性炭纖維填充床層， 水源水處理量為715 L,出水莠去津濃度為0.2 pg/L,莠去津的去除率為99.9 %。
實施例6:
將實施例5中的吸附劑活性炭纖維改為型號為ST-IOOO、 ST-1500、 ST-1600、 A10和 A12,其它處理方式同實施例5。其結果除了每批水源水處理量有所變化外，莠去津的去 除率基本保持不變。
實施例7:
將含200 ng/L莠去津的水源水先通過聚丙烯棉過濾后得到清澈的水源水。把108 g型 號為ST-1300的活性炭纖維填充入吸附柱中(055x330mm),活性炭纖維裝填體積為675 cm3。將含200 [ig/L莠去津的水源水在室溫下，以67.5 L/h流量流過活性炭纖維填充床層， 水源水處理量為38610 L,出水莠去津濃度為0.2pg/L，莠去津的去除率為99.9%。
實施例8:
活性炭纖維的改性把活性炭纖維ST-1300放入管式爐，在氮氣保護下，先由室溫以 5 。C/min的升溫速度升至200 。C,保溫20 min;再以7 。C/min的升溫速度升至850 。C,保溫120min,冷卻至300。C;最后在空氣中冷卻，得改性活性炭纖維ST-1300-G。
采用同樣方法可以對型號為ST-IOOO、 ST-1500、 ST-1600、 A10和A12的活性炭纖維 的進行改性，得到改性活性炭纖維ST-1000-G、 ST-1500-G、 ST-1600-G、 A10-G和A12-G。
實施例9:
將含200 pg/L莠去津的自來水先通過聚丙烯棉過濾自來水中可能的懸浮物后得到清 澈的自來水。把2.0 g改性活性炭纖維ST-1300-G填充入吸附柱中(0 15x卯mm),活性 炭纖維裝填體積為12.5 cm3。將含200 pg/L莠去津的自來水在室溫下，以1.25 L/h流量流 過活性炭纖維填充床層，自來水處理量為1130L,出水莠去津的濃度為0.2pg/L,莠去津 的去除率為99.9%。
實施例10:
將含200 pg/L莠去津的水源水先通過聚丙烯棉過濾后得到清澈的水源水。把2.0 g改 性活性炭纖維ST-1300-G充入吸附柱中(0 15x75 mm )，活性炭纖維裝填體積為12.5 cm3。 將含200 pg/L莠去津的水源水在室溫下，以1.25 L/h流量流過活性炭纖維填充床層，水 源水處理量為930 L，出水莠去津濃度為0.2 jig/L,莠去津的去除率為99.9 %。
實施例11:
將實施例10中的吸附劑改為由實施例8得到的改性活性炭纖維ST-1000-G、 ST-1500-G、 ST-1600-G、 A10-G和A12-G。其它處理方式同實施例10。其結果除了每批 水源水處理量有所變化外，莠去津的去除率基本〗呆持不變。
實施例12:
一種去除々欠用水中莠去津的方法，包括如下步驟
A) 預處理釆用聚丙烯棉進行過濾去除水中的懸浮物；
B) 吸附水中微量莠去津在溫度為1 ~40 。C和流量為30-400 BV/h的條件下，將 經過預處理的水流經裝填有活性炭纖維的吸附柱，得到凈化飲用水；其中溫度可以為1~ 40 。C中的任一溫度，比如1 。C、 8 。C、 17 。C、 28 。C、 32 。C、 40 。C等，流量可以是30 BV/h、 55BV/h、 80BV/h、 110 BV/h、 150 BV/h、 188 BV/h、 250 BV/h、 300 BV/h、 362 BV/h、 400 BV/h等。
所述的去除飲用水中莠去津的方法，其中步驟A中所述的預處理，采用聚丙烯棉進 行過濾去除水中的懸浮物。步驟B中活性炭纖維或改性活性炭纖維對水中微量莠去津的吸附量為5000- 150000莠去津嗎/g。所用的活性炭纖維的型號選用ST-IOOO、 ST-1300、 ST-1500、 ST- 1600、 A10或A12中任一種。所用的改性活性炭纖維是對型號為ST-IOOO、 ST-1300、 ST-1500、 ST- 1600、 A10或A12的活性炭纖維熱處理，將活性炭纖維放入管 式爐，在氮氣保護下，先由室溫以1 ~ 10 °C/min的升溫速度升至200 °C,保溫15-45 min; 再以1 ~ 10 °C/min的升溫速度升至600 ~ 1000°C,保溫20 ~ 150 min,冷卻至300 °C;最 后在空氣中冷卻，得改性活性炭纖維。其中由室溫升溫至200 °C的升溫速度可以為1 。C/min、 5°C/min、 8°C/min、 10。C/min等，保溫時間可以為15 min、 20min、 35 min、 45 min等。然后可以1 °C/min、 4°C/min、 7°C/min、 10°C/min的速度升溫到600 °C、 760 0C、 870 。C、 950 。C、 1000 。C等溫度，保溫時間可以是20 min、 35 min、 60 min、 90 min、 130min、 150 min等。
活性炭纖維或改性活性炭纖維吸附與粉末活性炭p及附對比
給水排水，2007, 33(7): 9-13中的文章《粉末活性炭去除原水中阿特拉津突發(fā)污染的研 究》源水阿特拉津(莠去津)初始濃度為200pg/L,粉末活性炭投加量50mg/L，使源水 莠去津濃度降為2 pg/L以下，2 g粉末活性炭可凈化40 L含200 ng/L莠去津的源水。
本發(fā)明實例5中，在與上述研究類似的條件下，2 g活性炭纖維可以凈化715 L含200 pg/L莠去津的源水，出水莠去津濃度為0.2 ^g/L。本發(fā)明實例10中，在與上述研究類似 的條件下，2g改性活性炭纖維可以凈化930L含200ng/L莠去津的源水，出水莠去津濃 度為0.2 ng/L。
可見采用活性炭纖維或改性活性炭纖維吸附工藝的好處
1) 本發(fā)明工藝簡單，容易實施和操作；
2) 在相同質量情況下，本發(fā)明的活性炭纖維處理的水量是粉末活性炭處理水量的 17.88倍，本發(fā)明的改性活性炭纖維處理的水量是粉末活性炭處理水量的23.25倍；
3) 本發(fā)明出水莠去津濃度低，采用本發(fā)明的活性炭纖維或改性活性炭纖維處理的出 水莠去津濃度為0.2 pg/L,而采用粉末活性炭處理出水莠去津濃度為2 pg/L,出水莠去津 濃度相差9倍。當水中莠去津濃度越低，莠去津去除越困難。
權利要求
1. 一種去除飲用水中莠去津的方法，其特征在于包括如下步驟A)預處理過濾去除水中的懸浮物；B)吸附水中微量莠去津在溫度為1～40℃和流量為30～400BV/h的條件下，將經過預處理的水流經裝填有活性炭纖維或改性活性炭纖維的吸附柱，得到凈化飲用水。
2. 根據權利要求1所述的去除々欠用水中莠去津的方法，其特征在于步驟A中所述的 預處理，采用聚丙烯棉進^f亍過濾去除水中的懸浮物。
3. 根據權利要求1所述的去除飲用水中莠去津的方法，其特征在于步驟B中活性炭 纖維或改性活性炭纖維對水中微量莠去津的吸附量為5000- 150000莠去津嗎/g。
4. 才艮據權利要求1所述的去除^L用水中莠去津的方法，其特征在于步驟B中水的溫 度為5 ~ 35 。C,流量為60 ~ 250 BV/h。
5. 根據權利要求1所述的去除^L用水中莠去津的方法，其特征在于所用的活性炭纖 維的型號選用ST-1000、 ST-1300、 ST-1500、 ST-1600、 A10或A12中任一種。
6. 根據權利要求5所述的去除飲用水中莠去津的方法，其特征在于所述的活性炭纖 維經熱處理得到改性活性炭纖維，處理方法為將活性炭纖維放入管式爐，在氮氣保護下， 先由室溫以1 ~ 10 。C/min的升溫速度升至200 。C,保溫15-45 min;再以1 ~ 10 。C/min 的升溫速度升至600-1000。C,保溫20 150min,冷卻至300 。C;最后在空氣中冷卻， 得改性活性炭纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除飲用水中莠去津的方法，首先將自來水或水源水進行過濾，去除水中懸浮物；在溫度為1～40℃和流量為30～400BV/h的條件下，將含微量莠去津的自來水或水源水流經裝填有活性炭纖維或改性活性炭纖維的吸附柱，莠去津吸附在活性炭纖維或改性活性炭纖維上，吸附出水。其顯著特點是含微量莠去津的飲用水經本發(fā)明處理后，莠去津去除率接近100％，莠去津濃度遠低于《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749-2006)中莠去津濃度限值。
文檔編號C02F1/58GK101445289SQ20091002860
公開日2009年6月3日 申請日期2009年1月4日 優(yōu)先權日2009年1月4日
發(fā)明者付曉茹, 唐登勇, 俊 李, 鄭有飛, 郭照冰, 陳敏東 申請人:南京信息工程大學