CN106219842B - 一种去除水源集水区水体中酞酸酯类污染物的方法 - Google Patents
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Abstract
一种去除水源集水区水体中酞酸酯类污染物的方法，所述的方法包括以下步骤：(1)将集水区的水通过沉淀池沉淀，收集得到的上清液；(2)将上清液通过振荡滤膜进行过滤，除去其中的悬浮物质，得到滤液；(3)将滤液通入消毒管道，加入氧化剂后进行高压汞灯光源照射消毒；(4)将消毒后得到的水通过生物树脂的吸附塔进行生物化学吸附，对生物树脂进行回收洗脱处理，然后将吸附后的水通入水源安全储备池。本发明的方法能有效去除水源集水区水体中酞酸酯类污染物，通过隔离水源安全储备，可以避免水源受到二次污染，同时可以将水源集水区的水体进行状态隔离，保证水源不仅能达到到环保要求，还能满足安全的应用需要。
Description
技术领域
本发明涉及水质净化处理技术领域，具体是涉及一种去除水源集水区水体中酞酸酯类污染物的方法。
背景技术
酞酸酯类(Phthalate Esters,以下简称PAEs)是世界上生产量大、应用面广的人工合成有机化合物,可以作为增塑剂、溶剂、助剂,目前被广泛应用于塑料制品、农药载体、驱虫剂、食品包装材料、清洁剂、润滑油、油漆、涂料等产品中。随着工农业生产的不断发展和塑料制品的广泛使用。
酞酸酯类有机物被广泛应用在塑料制品中，特别是在聚氯乙烯(PVC)中占有极高的比例。塑料中的酞酸酯随着时间的推移,可由塑料中迁移到外环境,造成对自然环境的污染。现已证明，在大气、水、自来水厂、土壤和食物中均有酞酸酯类有机物检出。由于酞酸酯在自然环境中残留期较长,生物对酞酸酯有较强的富集作用,一旦进入自然生态***中,对人类健康带来的危害是无法估计的。因此，越来越多的研究学者将注意力转移到对环境中现存的酞酸酯的降解问题上来。在处理这类污染物的方法中,光催化氧化技术因其简单易行、经济实用、无二次污染的特点,引起学者的普遍关注。
目前在水源集水区水体中常见的酞酸酯类(PAEs)污染物主要有邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，常用的净水处理工艺是对原水进行了加氯、絮凝沉淀和过滤处理，但是根据对每单元处理后水样中DBP和DOP的浓度的测定，此种净水工艺对上述两种PAEs有明显的去除作用，但出厂水DBP仍处于超标状态，因此需要进一步探索新的水源集水区水体中酞酸酯类污染物的消除方法，物理的方法已经不能满足环保的需求，需要将生物、化学、物理的方法结合起来，以达到满意的处理效果。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种去除水源集水区水体中酞酸酯类污染物的方法。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案来完成的：一种去除水源集水区水体中酞酸酯类污染物的方法，所述的方法包括以下步骤：
（1）将集水区的水通过水泵抽入沉淀池，沉淀池底部为锥形设计，可以使沉淀物依靠重力作用沉淀，锥形设计可以使沉淀物快速集结并有利于固体物排出，加入沉淀剂进行沉淀，从沉淀池底部通过具有过滤功能的排泥阀将沉淀物排出，然后收集得到的上清液；
（2）将步骤（1）收集到的上清液通过振荡滤膜进行过滤，振荡可以增强固体微粒的悬浮效果，以此可以更好的除去其中的悬浮物质，得到滤液；
（3）将过步骤（2）得到的滤液通入消毒管道，加入氧化剂后进行高压汞灯光源照射消毒；
（4）将步骤（3）消毒后得到的水以6-10BV/h的流速通过装填有生物树脂的吸附塔进行生物化学吸附，对生物树脂进行回收洗脱处理，以便分析污染物含量及有效的回收，然后将吸附后的水通入水源安全储备池进行储备使用。
进一步的，所述的沉淀剂优选为纳米沉淀剂和复合沉淀剂，所述的复合沉淀剂制备方法为：按1：2-3：3-5的质量比将磷酸三钾、活性炭粉、聚丙烯酰胺充分混合均匀，在常温下以1200r/min以下的转速充分搅拌30-60min，然后加入到混合物质5-8倍量的纯化水中，搅拌溶解后，向上述溶液中加入混合物质量0.1-0.3倍量的质量百分浓度为30%的三甲胺和壳聚糖，所述的三甲胺和壳聚糖的的质量比为2:1，恒温控制在约60-70℃，反应2-3小时，转移至超声振荡器中，在功率为120-180W、频率为30Hz的超声波条件下超声振荡30-60分钟，即得到所述的复合沉淀剂。
进一步的，所述的纳米沉淀剂为聚碳酸酯/TiO2纳米复合物，其制备方法为：将TiO2通过纳米粉碎机粉碎，然后将纳米TiO2和聚碳酸酯按照10:3的质量比加入到其混合质量2-3倍量的质量浓度为65-75%的乙醇溶液中共混，使用超声分散及时使聚合物完全溶解，将得到的溶解物230-250℃熔融共混10-20min得到聚碳酸酯/TiO2混合物，将得到的混合物溶解到3-5倍量的质量浓度为75-85%的乙醇溶液中，高速离心速率8000-10000rpm，离心时间10-30min，使混合物完全溶解，然后减压浓缩回收乙醇，干燥后使用纳米粉碎机粉碎，粒径范围50-100nm，即制得聚碳酸酯/TiO2纳米复合物。
进一步的，所述的滤膜为二维超薄氢氧化镍纳米薄膜材料，其制备方法为将40份六水合氯化镍、55份尿素混合后加入到混合溶剂中，磁力搅拌30-60min至反应原料完全溶解后，加热至50-60℃时，保温20分钟后，继续加热反应混合物温度至85-95℃，持续搅拌保温反应60分钟后，自然冷却至室温，将反应产物离心分离，滤饼用无水乙醇洗涤后再反复离心处理2次，将滤饼在室温条件下自然干燥后即得到氢氧化镍超薄纳米薄膜，滤膜可以有效过滤水中的酸性污染物。
进一步的，所述的混合溶剂为水、甲醇和乙醇的混合物，其中水、甲醇和乙醇的体积比为15:5:1。
进一步的，所述的氧化剂为高铁酸钾，在水中的使用量体积比为1：3000-5000，高铁酸钾在处理水源集水区的水体时，在低剂量下杀菌率为100％，同时具有氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等八大特点为一体的综合性能，是其他水处理剂不可比拟的。
进一步的，所述的高压汞灯光源照射消毒用的高压汞灯功率为600-800W，波长为260-450nm，主峰值为365nm。
进一步的，所述的生物树脂为包含1，4-环己烷二羧酸和亚麻酸与大豆脂肪酸反应后的二聚产物，软化点为100-120℃，将所述的二聚产物加入到高速混合机内，搅拌5-10min，然后缓慢的加入二聚产物0.05倍量的山梨醇开始低速转高速运行使得物料在混合机里面充分的搅拌均匀，低速搅拌速度为180-300r/min，低速运行时间10-30min，高速搅拌速度为1200-1800r/min，高速运行时间为5-15min，将上述混合均匀后的原料放入造粒机中进行混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，即得到所述的生物树脂。
与现有技术比，本发明的有益效果是：
1.使用纳米沉淀剂或复合沉淀剂可以使沉淀物不仅依靠重力作用沉淀，还能增强沉淀效果，对于水中的无法依靠重力沉淀的悬浮物或固体颗粒物能够快速有效沉淀；
2.通过氢氧化镍超薄纳米薄膜振荡进行过滤，可以增强使酞酸酯类污染物的悬浮效果，以此可以更好的除去污染物；
3.高压汞灯光源在氧化剂的辅助下照射消毒，可以对酞酸酯类物质起到很好的降解作用，降解后可以被生物树脂进行回收洗脱处理，通过多层水解和酸碱吸附深度去除水体中酞酸酯类污染物。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1：一种去除水源集水区水体中酞酸酯类污染物的方法，所述的方法包括以下步骤：
（1）将集水区的水通过水泵抽入沉淀池，沉淀池底部为锥形设计，可以使沉淀物依靠重力作用沉淀，锥形设计可以使沉淀物快速集结并有利于固体物排出，加入沉淀剂进行沉淀，从沉淀池底部通过具有过滤功能的排泥阀将沉淀物排出，然后收集得到的上清液；
（2）将步骤（1）收集到的上清液通过振荡滤膜进行过滤，振荡可以增强固体微粒的悬浮效果，以此可以更好的除去其中的悬浮物质，得到滤液；
（3）将过步骤（2）得到的滤液通入消毒管道，加入氧化剂后进行高压汞灯光源照射消毒；
（4）将步骤（3）消毒后得到的水以6BV/h的流速通过装填有生物树脂的吸附塔进行生物化学吸附，对生物树脂进行回收洗脱处理，以便分析污染物含量及有效的回收，然后将吸附后的水通入水源安全储备池进行储备使用。
其中，所述的沉淀剂优选为纳米沉淀剂，所述的纳米沉淀剂为聚碳酸酯/TiO2纳米复合物，其制备方法为：将TiO2通过纳米粉碎机粉碎，然后将纳米TiO2和聚碳酸酯按照10:3的质量比加入到其混合质量2倍量的质量浓度为65%的乙醇溶液中共混，使用超声分散及时使聚合物完全溶解，将得到的溶解物230℃熔融共混10min得到聚碳酸酯/TiO2混合物，将得到的混合物溶解到3倍量的质量浓度为75%的乙醇溶液中，高速离心速率8000rpm，离心时间10min，使混合物完全溶解，然后减压浓缩回收乙醇，干燥后使用纳米粉碎机粉碎，粒径范围50nm，即制得聚碳酸酯/TiO2纳米复合物。所述的滤膜为二维超薄氢氧化镍纳米薄膜材料，其制备方法为将40份六水合氯化镍、55份尿素混合后加入到混合溶剂中，磁力搅拌30min至反应原料完全溶解后，加热至50℃时，保温20分钟后，继续加热反应混合物温度至85℃，持续搅拌保温反应60分钟后，自然冷却至室温，将反应产物离心分离，滤饼用无水乙醇洗涤后再反复离心处理2次，将滤饼在室温条件下自然干燥后即得到氢氧化镍超薄纳米薄膜，滤膜可以有效过滤水中的酸性污染物。所述的混合溶剂为水、甲醇和乙醇的混合物，其中水、甲醇和乙醇的体积比为15:5:1。所述的氧化剂为高铁酸钾，在水中的使用量体积比为1：3000，高铁酸钾在处理水源集水区的水体时，在低剂量下杀菌率为100％，同时具有氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等八大特点为一体的综合性能，是其他水处理剂不可比拟的。所述的高压汞灯光源照射消毒用的高压汞灯功率为600W，波长为260nm，主峰值为365nm。所述的生物树脂为包含1，4-环己烷二羧酸和亚麻酸与大豆脂肪酸反应后的二聚产物，软化点为100℃，将所述的二聚产物加入到高速混合机内，搅拌5min，然后缓慢的加入二聚产物0.05倍量的山梨醇开始低速转高速运行使得物料在混合机里面充分的搅拌均匀，低速搅拌速度为180r/min，低速运行时间10min，高速搅拌速度为1200r/min，高速运行时间为5min，将上述混合均匀后的原料放入造粒机中进行混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，即得到所述的生物树脂。
实施例2：一种去除水源集水区水体中酞酸酯类污染物的方法，所述的方法包括以下步骤：
（1）将集水区的水通过水泵抽入沉淀池，沉淀池底部为锥形设计，可以使沉淀物依靠重力作用沉淀，锥形设计可以使沉淀物快速集结并有利于固体物排出，加入沉淀剂进行沉淀，从沉淀池底部通过具有过滤功能的排泥阀将沉淀物排出，然后收集得到的上清液；
（2）将步骤（1）收集到的上清液通过振荡滤膜进行过滤，振荡可以增强固体微粒的悬浮效果，以此可以更好的除去其中的悬浮物质，得到滤液；
（3）将过步骤（2）得到的滤液通入消毒管道，加入氧化剂后进行高压汞灯光源照射消毒；
（4）将步骤（3）消毒后得到的水以8BV/h的流速通过装填有生物树脂的吸附塔进行生物化学吸附，对生物树脂进行回收洗脱处理，以便分析污染物含量及有效的回收，然后将吸附后的水通入水源安全储备池进行储备使用。
其中，所述的沉淀剂优选为复合沉淀剂，所述的复合沉淀剂制备方法为：按1：2.5：4的质量比将磷酸三钾、活性炭粉、聚丙烯酰胺充分混合均匀，在常温下以1200r/min以下的转速充分搅拌45min，然后加入到混合物质6.5倍量的纯化水中，搅拌溶解后，向上述溶液中加入混合物质量0.2倍量的质量百分浓度为30%的三甲胺和壳聚糖，所述的三甲胺和壳聚糖的的质量比为2:1，恒温控制在约65℃，反应2.5小时，转移至超声振荡器中，在功率为150W、频率为30Hz的超声波条件下超声振荡45分钟，即得到所述的复合沉淀剂。所述的滤膜为二维超薄氢氧化镍纳米薄膜材料，其制备方法为将40份六水合氯化镍、55份尿素混合后加入到混合溶剂中，磁力搅拌45min至反应原料完全溶解后，加热至55℃时，保温20分钟后，继续加热反应混合物温度至90℃，持续搅拌保温反应60分钟后，自然冷却至室温，将反应产物离心分离，滤饼用无水乙醇洗涤后再反复离心处理2次，将滤饼在室温条件下自然干燥后即得到氢氧化镍超薄纳米薄膜，滤膜可以有效过滤水中的酸性污染物。所述的混合溶剂为水、甲醇和乙醇的混合物，其中水、甲醇和乙醇的体积比为15:5:1。所述的氧化剂为高铁酸钾，在水中的使用量体积比为1：4000，高铁酸钾在处理水源集水区的水体时，在低剂量下杀菌率为100％，同时具有氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等八大特点为一体的综合性能，是其他水处理剂不可比拟的。所述的高压汞灯光源照射消毒用的高压汞灯功率为700W，波长为350nm，主峰值为365nm。所述的生物树脂为包含1，4-环己烷二羧酸和亚麻酸与大豆脂肪酸反应后的二聚产物，软化点为110℃，将所述的二聚产物加入到高速混合机内，搅拌7.5min，然后缓慢的加入二聚产物0.05倍量的山梨醇开始低速转高速运行使得物料在混合机里面充分的搅拌均匀，低速搅拌速度为240r/min，低速运行时间20min，高速搅拌速度为1500r/min，高速运行时间为10min，将上述混合均匀后的原料放入造粒机中进行混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，即得到所述的生物树脂。
实施例3：一种去除水源集水区水体中酞酸酯类污染物的方法，所述的方法包括以下步骤：
（1）将集水区的水通过水泵抽入沉淀池，沉淀池底部为锥形设计，可以使沉淀物依靠重力作用沉淀，锥形设计可以使沉淀物快速集结并有利于固体物排出，加入沉淀剂进行沉淀，从沉淀池底部通过具有过滤功能的排泥阀将沉淀物排出，然后收集得到的上清液；
（2）将步骤（1）收集到的上清液通过振荡滤膜进行过滤，振荡可以增强固体微粒的悬浮效果，以此可以更好的除去其中的悬浮物质，得到滤液；
（3）将过步骤（2）得到的滤液通入消毒管道，加入氧化剂后进行高压汞灯光源照射消毒；
（4）将步骤（3）消毒后得到的水以10BV/h的流速通过装填有生物树脂的吸附塔进行生物化学吸附，对生物树脂进行回收洗脱处理，以便分析污染物含量及有效的回收，然后将吸附后的水通入水源安全储备池进行储备使用。
其中，所述的沉淀剂优选为纳米沉淀剂，所述的纳米沉淀剂为聚碳酸酯/TiO2纳米复合物，其制备方法为：将TiO2通过纳米粉碎机粉碎，然后将纳米TiO2和聚碳酸酯按照10:3的质量比加入到其混合质量3倍量的质量浓度为75%的乙醇溶液中共混，使用超声分散及时使聚合物完全溶解，将得到的溶解物250℃熔融共混20min得到聚碳酸酯/TiO2混合物，将得到的混合物溶解到5倍量的质量浓度为85%的乙醇溶液中，高速离心速率10000rpm，离心时间30min，使混合物完全溶解，然后减压浓缩回收乙醇，干燥后使用纳米粉碎机粉碎，粒径范围100nm，即制得聚碳酸酯/TiO2纳米复合物。所述的滤膜为二维超薄氢氧化镍纳米薄膜材料，其制备方法为将40份六水合氯化镍、55份尿素混合后加入到混合溶剂中，磁力搅拌60min至反应原料完全溶解后，加热至60℃时，保温20分钟后，继续加热反应混合物温度至95℃，持续搅拌保温反应60分钟后，自然冷却至室温，将反应产物离心分离，滤饼用无水乙醇洗涤后再反复离心处理2次，将滤饼在室温条件下自然干燥后即得到氢氧化镍超薄纳米薄膜，滤膜可以有效过滤水中的酸性污染物。所述的混合溶剂为水、甲醇和乙醇的混合物，其中水、甲醇和乙醇的体积比为15:5:1。所述的氧化剂为高铁酸钾，在水中的使用量体积比为1：5000，高铁酸钾在处理水源集水区的水体时，在低剂量下杀菌率为100％，同时具有氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等八大特点为一体的综合性能，是其他水处理剂不可比拟的。所述的高压汞灯光源照射消毒用的高压汞灯功率为800W，波长为450nm，主峰值为365nm。所述的生物树脂为包含1，4-环己烷二羧酸和亚麻酸与大豆脂肪酸反应后的二聚产物，软化点为120℃，将所述的二聚产物加入到高速混合机内，搅拌10min，然后缓慢的加入二聚产物0.05倍量的山梨醇开始低速转高速运行使得物料在混合机里面充分的搅拌均匀，低速搅拌速度为300r/min，低速运行时间30min，高速搅拌速度为1800r/min，高速运行时间为15min，将上述混合均匀后的原料放入造粒机中进行混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，即得到所述的生物树脂。
实验验证：选取邻苯二甲酸二甲酯浓度为300mg/L的水为处理对象，分为三组，每组体积为50L，分别按照实施例1、实施例2、实施例3的方法进行酞酸酯类污染物去除，实验完成后分别检测各组水中的邻苯二甲酸二甲酯浓度，检测结果如下表：
| 酞酸酯类污染物标准浓度 | 体积 | 处理前浓度 | 处理后浓度 | |
| 实施例1 | 300mg/L | 50L | 298mg/L | 0.05mg/L |
| 实施例2 | 300mg/L | 50L | 301mg/L | 0.02mg/L |
| 实施例3 | 300mg/L | 50L | 299mg/L | 0.06mg/L |
综上所述，本发明的方法可有效去除水源集水区中水体中酞酸酯类污染物，可以使水中邻苯二甲酸二甲酯平均浓度＜0.1mg/L，本发明方法中的各种组分和参数均是最佳选择，可实现本发明方法的最有效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (2)
1.一种去除水源集水区水体中酞酸酯类污染物的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
将集水区的水通过水泵抽入沉淀池，沉淀池底部为锥形设计，加入沉淀剂进行沉淀，从沉淀池底部通过具有过滤功能的排泥阀将沉淀物排出，然后收集得到的上清液；
将步骤（1）收集到的上清液通过振荡滤膜进行过滤，除去其中的悬浮物质，得到滤液；
将过步骤（2）得到的滤液通入消毒管道，加入氧化剂后进行高压汞灯光源照射消毒；
（4）将步骤（3）消毒后得到的水以6-10BV/h的流速通过装填有生物树脂的吸附塔进行生物化学吸附，对生物树脂进行回收洗脱处理，以便分析污染物含量及有效的回收，然后将吸附后的水通入水源安全储备池；
所述的沉淀剂优选为纳米沉淀剂和复合沉淀剂；
所述的纳米沉淀剂为聚碳酸酯/TiO2纳米复合物，其制备方法为：将TiO2通过纳米粉碎机粉碎，然后将纳米TiO2和聚碳酸酯按照10:3的质量比加入到其混合质量2-3倍量的质量浓度为65-75%的乙醇溶液中共混，使用超声分散及时使聚合物完全溶解，将得到的溶解物230-250℃熔融共混10-20min得到聚碳酸酯/TiO2混合物，将得到的混合物溶解到3-5倍量的质量浓度为75-85%的乙醇溶液中，高速离心速率8000-10000rpm，离心时间10-30min，使混合物完全溶解，然后减压浓缩回收乙醇，干燥后使用纳米粉碎机粉碎，粒径范围50-100nm，即制得聚碳酸酯/TiO2纳米复合物；
所述的复合沉淀剂制备方法为：按1：2-3：3-5的质量比将磷酸三钾、活性炭粉、聚丙烯酰胺充分混合均匀，在常温下以1200r/min以下的转速充分搅拌30-60min，然后加入到混合物质5-8倍量的纯化水中，搅拌溶解后，向上述溶液中加入混合物质量0.1-0.3倍量的质量百分浓度为30%的三甲胺和壳聚糖，所述的三甲胺和壳聚糖的质量比为2:1，恒温控制在60-70℃，反应2-3小时，转移至超声振荡器中，在功率为120-180W、频率为30Hz的超声波条件下超声振荡30-60分钟，即得到所述的复合沉淀剂；
所述的滤膜为二维超薄氢氧化镍纳米薄膜材料，其制备方法为将40份六水合氯化镍、55份尿素混合后加入到混合溶剂中，磁力搅拌30-60min至反应原料完全溶解后，加热至50-60℃时，保温20分钟后，继续加热反应混合物温度至85-95℃，持续搅拌保温反应60分钟后，自然冷却至室温，将反应产物离心分离，滤饼用无水乙醇洗涤后再反复离心处理2次，将滤饼在室温条件下自然干燥后即得到氢氧化镍超薄纳米薄膜；
所述的混合溶剂为水、甲醇和乙醇的混合物，其中水、甲醇和乙醇的体积比为15:5:1；
所述的氧化剂为高铁酸钾，在水中的使用量体积比为1：3000-5000；
所述的高压汞灯光源照射消毒用的高压汞灯功率为600-800W，波长为260-450nm，主峰值为365nm。
2.如权利要求1所述的一种去除水源集水区水体中酞酸酯类污染物的方法，其特征在于，所述的生物树脂为包含1，4-环己烷二羧酸和亚麻酸与大豆脂肪酸反应后的二聚产物，软化点为100-120℃，将所述的二聚产物加入到高速混合机内，搅拌5-10min，然后缓慢的加入二聚产物0.05倍量的山梨醇开始低速转高速运行使得物料在混合机里面充分的搅拌均匀，低速搅拌速度为180-300r/min，低速运行时间10-30min，高速搅拌速度为1200-1800r/min，高速运行时间为5-15min，将上述混合均匀后的原料放入造粒机中进行混炼、熔融、挤出、冷却后切粒，即得到所述的生物树脂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |