专利名称：：一种利用电气石复合催化氧化去除水藻的方法
技术领域：
：本发明属于一种依靠天然矿物改水净化技术，尤其涉及一种以电气石和活性碳为复合催化剂在微电解装置作用下灭藻除氨氮的方法。
背景技术：
：公开出版物"饮用水的微电解法灭菌研究，《给水排水》，2000,32(1):112-114"和"微电解杀藻研究，上海环境科学，1998，17(1):28-29"中介绍了两种利用微电解法杀菌灭藻处理水质的方法，但此两种方法耗电高，水处理效果差。在水处理中电气石有很多的应用，但一般是基于活化或碱化水的功能。公开号为CN1843968,发明名称为"以电气石为催化剂的水处理方法"的专利申请中，公开了一种利用原始的电气石并加入双氧水为氧化剂，来进行水处理的方法，此种方法成本高且操作复杂。
发明内容本发明的目的是提供一种利用电气石复合催化氧化去除水藻的方法，该方法利用活性碳具有孔道吸附的特性和碳的电化学特点与改性后的电气石作为催化剂，在直流电作用下杀灭藻类，同时去除氨-氮等污染物，操作方便，成本低。为了达到上述目的，本发明的技术方案如下一种利用电气石复合催化氧化去除水藻的方法，包括如下步骤将天然电气石破碎成粉或小颗粒，然后对其进行改性处理，处理后的电气石与活性碳按照0.5:19:1的比例范围进行混合，得到复合催化剂，再将复合催化剂装入微电解装置中，向微电解装置中持续通入待处理水，进水的流速控制处理藻的负荷为2~40mg/g.mA/cm2，处理氨氮的负荷为0.2~2mg/g.mA/cm2，微电解装置中的电流密度控制在2mA/cm2~50mA/cm2，加热温度控制在20°C~60°C,在复合催化剂的作用下，待处理水中的藻类和氨氮被去除掉，使待处理水得到净化。上述的改性处理是指用0.5mol/L的硝酸对电气石粉或电气石小颗粒进行表面清洗和氧化处理；上述的待处理水为一般的地表水、游泳池水和海水。本发明的有益效果是利用活性碳具有孔道吸附的特性和碳的电化学特点与改性后的电气石作为催化剂，在直流电作用下杀灭藻类，同时去除氨-氮等污染物，操作方便，成本低，处理效果好。具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步详细地描述矿物表面吸附作用的主要类型有电位吸附、离子交换吸附、离子分子吸附、单分子层吸附。电气石的结构紧密、金属离子不易进入其晶体结构，但表面具有特殊的电性，在电气石表面厚度十几微米范围内存在10/m(最高值)10S7m的高场强，在静电场的作用下，H+和水分子结合形成活性分子H30+，活性分子具有极强的界面活性，可以吸引水中的离子，同时又具有对一些离子的排斥性，因此电气石的吸附主要为表面吸附与排斥性的双重特征，而活性碳具有孔道吸附的特征，本发明正是利用二者的特性，将其结合在电场的作用下，对水体进行净化处理，得到良好的净化效果。具体实施例如下实施例一-分别取水样利用以下四种方式进行灭藻处理，处理后，分别取水样作叶绿素a提取，计算去除率，其结果为三次重复实验的平均值。实验条件水样体积500mL,处理时间15min，电解组电流密度为15mA/cm2，测试结果如表一。表一四种方式进行灭藻处理的测试结果<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>从表一可以看出，直接电解的灭藻率仅为18.9%,仅用活性碳作为催化剂的灭藻率为59.1%，仅用电气石的灭藻率为32.4%，活性碳和电气石混合作为催化剂的灭藻率为95%，效果要远远超过单独使用和不用催化剂的效果，这说明活性碳和电气石的组合对电解灭藻有协同作用。单独使用电气石效果不好的原因是因为电气石的自发电极性所产生的电场所致，因为无数的电气石微粒相当于一个个微小的电场，单位体积内的电气石微粒过多，相互干扰、削弱彼此间的电场强度，使反应速度降低。实施例二不同处理时间对藻类的杀灭作用实验条件水样体积500mL,叶绿素a的含量为254mg/ml，在电流密度J=20mA/cm2的条件下处理，电气石与活性碳采用l:2的比例混合，净化效果如下随着处理时间的延长，灭藻率增大，当处理时间为20分钟时，灭藻率就达93.8%,当电解30分钟时，灭藻率将近100%。从上面的测试效果可以分析出，处理时间越长，电解产生的活性物质就越多，在反应器内部进行的氧化反应就越充分，藻类被去除掉的越多。实施例三电流密度对>^114+-1^去除率的影响实验条件水样体积500mL，原水NH4、N为18mg/L，20分钟后，其处理效果如表二，表二<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从表二数据可以看出，在不同的电流密度下，电气石-活性碳电解的处理方式比单纯使用电气石或活性碳的NH4+-N去除率约高出6%~14%，这说明通过引入电流，NH/-N的去除率都有较大提高，并且在电流密度偏低时，去除效果较好，说明低电流密度更有利NH4"-N的去除。试验结果表明，电催化氧化-吸附协同作用对氨氮也有较高的脱除率，因此限制了藻类存活的条件。实施例四对游泳池水的处理效果一般游泳池的消毒方式通常采用氯化消毒，如果游离性氯过低则不能起到杀菌、抑菌的作用，如果过高则会使衣物褪色，引起游泳者眼部、鼻粘膜的刺激，而氯的投加量往往很难掌握。所以，如果能够找到新方法取代氯化消毒，且经此方式消毒后的水具有一定的持续灭菌作用，这样不仅可以保证游泳池水在微生物学上的安全，而且可避免给游泳者带来不良影响。取实际某泳池水进行测试按照实施例二的工作条件，并与利用NaC10进行水处理的方法相比较，测试结果见表三和表四。表三电解-吸附协同作用对游泳池水杀菌效果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>通过对比表三和表四的实验结果可以得出，电解-吸附协同杀菌效果优于NaC10的杀菌效果，当接触时间为200秒时，电解-吸附协同作用的灭菌率为90.18%,而NaC10的灭菌率为74.26%。这同时也说明，在微电解-吸附协同杀菌作用中，起到杀菌效果的物质不只是活性氯，还有其他物质。实施例五对海水杀菌灭藻效果目前，在海水淡化和海水直接冷却的应用中，首先要考虑灭藻。按照实施例二的工作条件，取某地的海水进行测试，并与利用硫酸铜进行水处理的方法相比较，测试结果见表五和表六。表五对海水灭藻效果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从表五和表六的实验结果可以看出，电解-吸附协同作用对海水有非常好的灭藻效果，而CiiS04的灭藻效果就比较一般，同时容易造成二次污染问题。权利要求1、一种利用电气石复合催化氧化去除水藻的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤将天然电气石破碎成粉或小颗粒，然后对其进行改性处理，处理后的电气石与活性碳按照0.5∶1～9∶1的比例范围进行混合，得到复合催化剂，再将复合催化剂装入微电解装置中，向微电解装置中持续通入待处理水，进水的流速控制处理藻的负荷为2～40mg/g.mA/cm2，处理氨氮的负荷为0.2～2mg/g.mA/cm2，微电解装置中的电流密度控制在2mA/cm2～50mA/cm2，加热温度控制在20℃～60℃，在复合催化剂的作用下，待处理水中的藻类和氨氮被去除掉，使待处理水得到净化。2、如权利要求l所述的一种利用电气石复合催化氧化去除水藻的方法，其特征在于，所述的改性处理是指用0.5mol/L的硝酸对电气石粉或电气石小颗粒进行表面清洗和氧化处理。3、如权利要求l所述的一种利用电气石复合催化氧化去除水藻的方法，其特征在于，所述的待处理水为地表水、游泳池水和海水。全文摘要一种利用电气石复合催化氧化去除水藻的方法属于一种依靠天然矿物改水净化技术，该方法是将电气石破碎成粉或小颗粒后，利用0.5M的硝酸进行洗涤处理，然后将处理后的电气石与相应的活性碳进行混合，得到复合的催化剂，再装入微电解装置中，然后向微电解装置中通入待处理水，根据待处理水进水的流速控制微电解装置中的电流、温度和流量以及催化剂的加入量，这样就可以实现灭藻除氨氮的目的。本发明的有益效果是利用活性碳具有孔道吸附的特性和碳的电化学特点与改性后的电气石良好的电、热特性作为催化剂，在直流电作用下杀灭藻类，同时去除氨-等氮污染物，操作方便，成本低，处理效果好。文档编号C02F1/461GK101182056SQ20071015850公开日2008年5月21日申请日期2007年11月21日优先权日2007年11月21日发明者王华芳,伟马申请人:大连理工大学