专利名称：一种去除饮用水中氯代乙酸的方法及其所用的吸附柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种去除饮用水中氯代乙酸的方法，特别涉及一种利用填充季铵型阳离子纤维素作为吸附材料的吸附柱，来去除饮用水氯消毒后产生的微量氯代乙酸的方法。
背景技术：
液氯是目前普遍采用饮用水消毒剂，在消毒过程中与水中未被完全去除的天然有机物反应生成氯代乙酸等消毒副产物，造成二次污染，极大地威胁着人体的健康。
目前国内外报道的饮用水中去除氯代乙酸的方法主要包括三个方面一是采用各种物理化学方法强化对水中天然有机物的去除；二是采用超声波消毒、紫外消毒、臭氧消毒等新型消毒方法替代氯消毒；三是采用活性炭吸附、膜分离、催化降解等方法去除已生成的氯代乙酸。针对已经产生的氯代乙酸，各种方法均存在弊端，如活性炭吸附费用较高，膜分离能效利用率低膜容易发生堵塞，催化降解耗能太大等。
季铵型阳离子纤维素是通过碱催化烷氧基化反应将季铵型阳离子基团接枝到纤维素分子上制备而成。在季铵型阳离子纤维素用于吸附去除水中持久性有机污染物，如含磺酸基、羧基、羟基的水溶性芳香族有机物等(光谱学与光谱分析， 2009，29(9) 2370-2374)、水中阴离子表面活性剂(专利申请号200910055442. 5)和室内空气中有害微生物(专利号200810202528. 1)等方面已有研究报道。
但采用季铵型阳离子纤维素去除饮用水中消毒副产物氯代乙酸，目前尚未见报道。发明内容
本发明的目的是提供一种能有效去除饮用水中微量氯代乙酸的方法及该方法所用的吸附柱。该方法具有成本低廉、可循环使用、无毒无害的新方法。
本发明的技术原理在水溶液中，季铵型纤维素和氯代乙酸部分分子发生电离，季铵型阳离子与氯代乙酸阴离子通过库伦力结合形成化学键，然后通过化学吸附将水中氯代乙酸截留固定于吸附柱上，将其从水中去除。
本发明的技术方案一种去除饮用水中微量氯代乙酸的方法，包括如下步骤 (1)、吸附柱的制备取一根长30-50公分的不锈钢短管，把季铵型阳离子纤维素吸附材料填充在其中，控制填充密度为0. 06、. 08g/cm3,即得吸附柱；所述的季铵型阳离子纤维素吸附材料通过如下方法制备将脱脂棉浸入17. 5%的氢氧化钠水溶液中，搅拌lh，静止浸泡24h后用水洗涤至中性， 控制压力为10-50Pa，时间为3-5min进行抽滤后，45°C烘干，制得碱纤维；将上述所得的碱纤维放入容器中，加入异丙醇，搅拌5min后，再加入浓度为4%的氢氧化钠水溶液和浓度为50%的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液，在45°C下反应4h，将所得反应产物用蒸馏水水洗2次，再用300mL的95%乙醇洗涤、搅拌30min后再用蒸馏水洗 3次，抽滤后45°C烘6h，即得季铵型阳离子纤维素吸附材料；季铵型阳离子纤维素吸附材料制备过程中，碱纤维、异丙醇、浓度为4%的氢氧化钠水溶液和浓度为50 %的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液的配比按质量体积比计算，即碱纤维异丙醇浓度为4%的氢氧化钠水溶液浓度为50%的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液为 1. 6g :60mL :12mL :6. OmL ； (2)、去除水中氯代乙酸将步骤(1)所制备的吸附柱安装于经氯气消毒的饮用水的出水管道或贮水容器的出水口，出水流经吸附柱时，吸附柱中季铵型阳离子纤维素将水中的氯代乙酸截留固定于吸附柱上，从而将其从水中去除；上述的一种去除饮用水中微量氯代乙酸的方法中所用的吸附柱，即由不锈钢短管及季铵型阳离子纤维素吸附材料组成，季铵型阳离子纤维素吸附材料充填在不锈钢短管内部， 填充密度为0. 06、. 08g/cm3 ；所述的不锈钢短管长30-50公分，所述的不锈钢短管的两端为法兰或卫生型卡盘连接。
上述的吸附柱用于饮用水管道或贮水容器上，以去除饮用水中微量氯代乙酸。所述的吸附柱采用可方便拆卸的方式与饮用水的出水管道或贮水容器连接，即通过吸附柱的不锈钢短管与饮用水的出水管道或贮水容器采用法兰连接或卫生型卡盘连接。
上述的吸附柱使用18(Γ360天后，吸附效果变差，此时要对吸附柱进行洗脱和再生，其洗脱和再生的方法如下将吸附柱从饮用水的出水管道或贮水容器上拆卸下来，先用0. lmol/L的NaOH溶液冲洗浸泡30min，然后用蒸馏水冲洗至中性，再用0. lmol/L的溶液冲洗进行活化再生， 最后用蒸馏水冲洗至中性，循环使用的次数可达3(Γ50次。
本发明的技术效果本发明的一种去除饮用水中微量氯代乙酸的方法，通过特制的吸附柱与饮用水的出水管道或贮水容器的出水口相连，在水溶液中，季铵型阳离子纤维素和氯代乙酸部分分子发生电离，季铵型阳离子与氯代乙酸阴离子通过库伦力结合形成化学键，通过化学吸附将水中氯代乙酸截留固定于吸附柱上，将其从水中去除。该去除方法无二次污染，安装操作简单，成本低廉，无毒无害，并可循环利用，循环使用的次数可达3(Γ50次，应用前景可观。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
本发明所用的脱脂棉为医用脱脂棉。
所选用的其他试剂均为分析纯。
本发明所用的饮用水取自供单位及家庭直接饮用的桶装水或住宅小区净水机制水。
饮用水中氯代乙酸的浓度检测方法按照中华人民共和国国家标准，生活饮用水标准检验方法一消毒副产物指标GB/T 5750. 10-2006进行。
饮用水中氯代乙酸的浓度检测所用的仪器为安捷伦7890Α气相色谱仪。
实施例1一种去除饮用水中微量氯代乙酸的方法，包括如下步骤(1)、吸附柱的制备取一根长为30公分的4分不锈钢短管，将4克季铵型阳离子纤维素吸附材料填充在其中(填充密度约为0. 075g/cm3),即得吸附柱；所述的季铵型阳离子纤维素吸附材料通过如下方法制备将适量脱脂棉浸入17. 5%的氢氧化钠水溶液中，搅拌lh，静止浸泡24h后用水洗涤至中性，抽滤，45°C烘干，制得碱纤维；称取上述碱纤维1. 6g放入锥形瓶中，加入60mL异丙醇，搅拌5min，加入12mL 4%的氢氧化钠溶液和6. OmL 50%的3-氯_2_羟丙基三甲基氯化铵水溶液，在45°C下反应4h， 产物水洗2次，再用300mL 95%乙醇洗涤、搅拌30min后再用蒸馏水洗3次，控制压力为 10-50Pa,时间为3-5min进行抽滤后，于45°C烘6h，即得季铵型阳离子纤维素吸附材料；(2)、去除水中氯代乙酸将步骤(1)所制备的吸附柱安装于经氯气消毒的饮用水出水管道或贮水容器的出水口，出水流经吸附柱时，吸附柱中季铵型阳离子纤维素吸附材料将氯代乙酸截留固定于吸附柱上，从而将其从水中去除。
最终出水按照中华人民共和国国家标准CB/T5750. 10-2006检测，水中未检出氯代乙酸。
上述的吸附柱使用18(Γ360天后，吸附效果变差，此时要对吸附柱进行洗脱和再生，其洗脱和再生的方法如下将吸附柱从饮用水的出水管道或贮水容器上拆卸下来，先用0. lmol/L的NaOH溶液冲洗浸泡30min，然后用蒸馏水冲洗至中性，再用0. lmol/L的溶液冲洗进行活化再生， 最后用水淋洗至中性即可循环使用。
上述的吸附柱在饮用水处理系统中使用，经过反复洗脱和再生，通过第η次与第1次吸附容量之比计算吸附效率(η = #χ100%，其中为吸附效率，为第η次的吸附容量，。为第一次的吸附容量)，最终WηW1Qi结果表明，循环利用10次，仍能保持95%以上的吸附效率，经过50次经洗脱和再生循环利用，吸附效率仍能达到90%以上。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种去除饮用水中微量氯代乙酸的方法，其特征在于包括如下步骤(1)、吸附柱的制备取一根长30-50公分的不锈钢短管，把季铵型阳离子纤维素吸附材料填充在其中，控制填充密度为0. 06、. 08g/cm3,即得吸附柱；(2)、去除水中氯代乙酸将步骤(1)所制备的吸附柱安装于经氯气消毒的饮用水的出水管道或贮水容器的出水口，出水流经吸附柱时，季铵型阳离子纤维素吸附材料将饮用水中的氯代乙酸通过吸附捕获，固定在吸附柱上，从而将氯代乙酸从饮用水中去除。
2.如权利要求1中所述的一种去除饮用水中微量氯代乙酸的方法中所用的吸附柱，其特征在于所述的吸附柱为由不锈钢短管及季铵型阳离子纤维素吸附材料组成，季铵型阳离子纤维素吸附材料充填在不锈钢短管内部，填充密度为0. 06、. 08g/cm3 ；所述的不锈钢短管的两端为法兰或卫生型卡盘连接。
3.如权利要求2中所述的吸附柱，其特征在于所述的不锈钢短管长30-50公分。
4.如权利要求3所述的吸附柱用于饮用水管道或贮水容器，以去除饮用水中微量氯代乙酸。
全文摘要
本发明提供一种去除饮用水中氯代乙酸的方法。在饮用水管道或贮水容器的出水口连接一根用季铵型阳离子纤维素填充的不锈钢短管即吸附柱，以吸附去除饮用水中微量的氯代乙酸。本发明的一种去除饮用水中氯代乙酸的方法，具有吸附材料稳定、无毒、无害，设备简单，吸附速度快，吸附柱可行再生和循环利用等优点。饮用水通过上述吸附柱后水中氯代乙酸被完全去除。
文档编号B01J20/28GK102502914SQ20111034896
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者冯文煊, 刘剑青, 周艳, 文欢欢, 施文健, 杨琴淋, 陈轩, 韩悦 申请人:上海理工大学