针对被有机物污染的水的污染修复方法与流程

本发明是关于水处理方法领域，特别是关于一种针对被有机物污染的水的污染修复方法。

背景技术

随着我国改革开放，我国社会经济得到了迅速发展，与此同时，我国人口的快速增长和激烈的活动，以及不断扩大的工业和农业生产。人类制造和排放的各种有毒有害污染物种类也越来越多，导致各种污染严重。河流、湖泊等是各种污染物排放的重要受纳环境，呈现出复合性、区域性、长期性和系统性的污染趋势。而河流和水库等自然水体是人类生活和生物生存的重要保障，其水体污染问题一直是各国最为关注的问题之一。水环境污染事件也是新时期社会经济发展中存在的重大安全隐患，已引起社会的广泛关注。近几年来，各种重特大环境污染事故屡见报道，各种工业污水和生活废水任意排放。在种类繁多的污染物当中，有机废液因含有大量有毒的有机残留物包括有机染料而毒害环境，排放到水体中会降低阳光的透射率从而导致水体中植物光合作用的减少，导致水质恶化。传统的环境治理手段如生物降解、物理吸附以及传统化学降解法等都存在不可避免的缺陷，如成本过高、产生二次污染或者无法彻底去除环境中的污染物等等。所以，急需要发展一种低能耗、高效率的污染物处理方法。随着微纳米材料与技术的发展，引起了无机材料从原料合成、制备工艺、以及材料应用的革命性进步。近年来，微纳米材料由于具有可重复使用、稳定性好、活性高、容易制取等特点逐渐被用于水污染处理中。为了使微纳米材料的性能得到提升，人们开始关注于其制各方法和形貌结构对其产品性能的影响。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种针对被有机物污染的水的污染修复方法，其能够克服现有技术的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种针对被有机物污染的水的污染修复方法，包括如下步骤：混合金属fe粉、金属gd粉、金属co粉以及无水硅酸铝，得到混合物a；对混合物a进行球磨；对经过球磨的混合物a进行热处理，得到混合物b；将混合物b在硅烷偶联剂溶液中浸泡10-40min；将经过表面处理的混合物b、水溶性粘结剂以及水混合并搅拌均匀，得到离心雾化液；将离心雾化液倒入离心雾化装置的坩埚中；使离心雾化液从离心雾化装置的喷嘴喷射到离心雾化装置的离心雾化转盘上，得到水处理用微粉，其中，离心雾化转盘处于真空加热室中；将pvc溶于dmf和thf的混合溶剂中，得到pvc纺丝液，其中，pvc纺丝液中的pvc浓度为13-16wt％；将水处理用微粉加入pvc纺丝液，并进行搅拌，得到复合pvc纺丝液，其中，水处理用微粉浓度为45-65wt％；利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层；在被有机物污染的水中加入氧化剂以及螯合剂，并调节ph值，得到经过初步处理的污水；以及使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层。

在一优选的实施方式中，在混合物a中，以重量份计，金属fe粉占15-30份，金属gd粉占1-3份、金属co粉占2-5份，无水硅酸铝占150-300份。

在一优选的实施方式中，对混合物a进行球磨的参数为：球磨气氛为空气气氛，球磨时间为10-20h，球磨速度为700-1200r/min，球料比为20:1-30:1，其中，每球磨3-5h，暂停球磨20-40min。

在一优选的实施方式中，对经过球磨的混合物a进行热处理的参数为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为700-900℃，热处理时间为1-3h。

在一优选的实施方式中，在离心雾化液中，混合物b、水溶性粘结剂以及水的质量比为100：(5-10)：(50-80)。

在一优选的实施方式中，离心雾化转盘转速为15000-30000r/min，真空加热室中的温度为900-1100℃，水处理用微粉在真空加热室中停留20-40min。

在一优选的实施方式中，利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层的参数为：喷头距离接收板的距离为10-15cm，纺丝电压为30-35kv，纺丝液注射速度为1.5-2ml/h。

在一优选的实施方式中，使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层的时间为10-20h。

与现有技术相比，本发明的污染修复方法具有如下优点：工业生产中用作溶剂的有机物一般都是具有致癌效应的危险化学品，由于后处理技术的缺失，一些未被处理或者没有处理到位的有机废水被直接排入河流中，造成水体污染，危害公共健康。为了减少有机物的危害，现有技术已经对水污染方法进行了大量研究，目前现有技术已经提出了使用磁性材料对有机物污染的水体进行处理的技术，发明人发现，这类技术一般存在着共有的缺陷：首先，普通制备方法得到的磁性材料对于水体中的污染物的处理能力有限，例如一些现有技术的实验数据表明，传统方法制备的磁性材料只能消除水中70％左右的苯类有机物，对于某些污染严重的水体，消除70％的污染物仍然不能将污水变为可使用的洁净水。其次，目前的水处理方法是将磁性材料直接加入水中进行水处理，这种方法的直接结果就是磁性材料制备过程中所加入的某些重金属离子将会被带入水中，造成水体的二次污染，为了保证不发生二次污染，目前的方法是在磁性材料制备过程中，尽量避免使用任何可溶性化学制剂，但是这种要求对于某些方法来说是难以实现的。针对现有技术的问题，本发明提出了一种新的水污染修复方法方法，首先，本发明将磁性材料与静电纺丝的微纳米级纤维细丝结合到一起，这种方法首先大幅度改变了磁性材料的表面状态，增加了磁性材料的表面积，同时微纳纤维细丝本身具有一定的过滤作用，两者结合起来，使得本发明的方法的污染物消除效率比现有技术更优异。同时，由于纤维材料的捆缚效应，使得微粒中的各类成分都难以脱离纤维基体，所以在水处理过程中，几乎不用考虑二次污染问题。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的污染修复方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。值得指出的是，本发明使用的离心雾化装置是本领域公知的装置(例如现有技术文献cn100349992c中介绍的装置)。

图1是根据本发明一实施方式的污染修复方法流程图。如图所示，本发明的污染修复方法包括如下步骤：

步骤101：混合金属fe粉、金属gd粉、金属co粉以及无水硅酸铝，得到混合物a；

步骤102：对混合物a进行球磨；

步骤103：对经过球磨的混合物a进行热处理，得到混合物b；

步骤104：将混合物b在硅烷偶联剂溶液中浸泡10-40min；

步骤105：将经过表面处理的混合物b、水溶性粘结剂以及水混合并搅拌均匀，得到离心雾化液；

步骤106：将离心雾化液倒入离心雾化装置的坩埚中；

步骤107：使离心雾化液从离心雾化装置的喷嘴喷射到离心雾化装置的离心雾化转盘上，得到水处理用微粉，其中，离心雾化转盘处于真空加热室中；

步骤108：将pvc溶于dmf和thf的混合溶剂中，得到pvc纺丝液，其中，pvc纺丝液中的pvc浓度为13-16wt％；

步骤109：将水处理用微粉加入pvc纺丝液，并进行搅拌，得到复合pvc纺丝液，其中，水处理用微粉浓度为45-65wt％；

步骤110：利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层；

步骤111：在被有机物污染的水中加入氧化剂以及螯合剂，并调节ph值，得到经过初步处理的污水(其中，氧化剂和螯合剂的种类以及加入量是本领域公知的，例如现有技术文献cn105405567b中就介绍了各类氧化剂以及螯合剂的种类以及可能的加入量)；以及

步骤112：使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层。

实施例1

本发明的污染修复方法包括如下步骤：混合金属fe粉、金属gd粉、金属co粉以及无水硅酸铝，得到混合物a；对混合物a进行球磨；对经过球磨的混合物a进行热处理，得到混合物b；将混合物b在硅烷偶联剂溶液中浸泡10min；将经过表面处理的混合物b、水溶性粘结剂以及水混合并搅拌均匀，得到离心雾化液；将离心雾化液倒入离心雾化装置的坩埚中；使离心雾化液从离心雾化装置的喷嘴喷射到离心雾化装置的离心雾化转盘上，得到水处理用微粉，其中，离心雾化转盘处于真空加热室中；将pvc溶于dmf和thf的混合溶剂中，得到pvc纺丝液，其中，pvc纺丝液中的pvc浓度为13wt％；将水处理用微粉加入pvc纺丝液，并进行搅拌，得到复合pvc纺丝液，其中，水处理用微粉浓度为45wt％；利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层；在被有机物污染的水中加入氧化剂以及螯合剂，并调节ph值，得到经过初步处理的污水；使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层。在混合物a中，以重量份计，金属fe粉占15份，金属gd粉占1份、金属co粉占2份，无水硅酸铝占150份。对混合物a进行球磨的参数为：球磨气氛为空气气氛，球磨时间为10h，球磨速度为700r/min，球料比为20:1，其中，每球磨3h，暂停球磨20min。对经过球磨的混合物a进行热处理的参数为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为700℃，热处理时间为1h。在离心雾化液中，混合物b、水溶性粘结剂以及水的质量比为100：5：50。离心雾化转盘转速为15000r/min，真空加热室中的温度为900℃，水处理用微粉在真空加热室中停留20min。利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层的参数为：喷头距离接收板的距离为10cm，纺丝电压为30kv，纺丝液注射速度为1.5ml/h。使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层的时间为10h。

实施例2

本发明的污染修复方法包括如下步骤：混合金属fe粉、金属gd粉、金属co粉以及无水硅酸铝，得到混合物a；对混合物a进行球磨；对经过球磨的混合物a进行热处理，得到混合物b；将混合物b在硅烷偶联剂溶液中浸泡40min；将经过表面处理的混合物b、水溶性粘结剂以及水混合并搅拌均匀，得到离心雾化液；将离心雾化液倒入离心雾化装置的坩埚中；使离心雾化液从离心雾化装置的喷嘴喷射到离心雾化装置的离心雾化转盘上，得到水处理用微粉，其中，离心雾化转盘处于真空加热室中；将pvc溶于dmf和thf的混合溶剂中，得到pvc纺丝液，其中，pvc纺丝液中的pvc浓度为16wt％；将水处理用微粉加入pvc纺丝液，并进行搅拌，得到复合pvc纺丝液，其中，水处理用微粉浓度为65wt％；利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层；在被有机物污染的水中加入氧化剂以及螯合剂，并调节ph值，得到经过初步处理的污水；使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层。在混合物a中，以重量份计，金属fe粉占30份，金属gd粉占3份、金属co粉占5份，无水硅酸铝占300份。对混合物a进行球磨的参数为：球磨气氛为空气气氛，球磨时间为20h，球磨速度为1200r/min，球料比为30:1，其中，每球磨5h，暂停球磨40min。对经过球磨的混合物a进行热处理的参数为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为900℃，热处理时间为3h。在离心雾化液中，混合物b、水溶性粘结剂以及水的质量比为100：10：80。离心雾化转盘转速为30000r/min，真空加热室中的温度为1100℃，水处理用微粉在真空加热室中停留40min。利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层的参数为：喷头距离接收板的距离为15cm，纺丝电压为35kv，纺丝液注射速度为2ml/h。使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层的时间为20h。

实施例3

本发明的污染修复方法包括如下步骤：混合金属fe粉、金属gd粉、金属co粉以及无水硅酸铝，得到混合物a；对混合物a进行球磨；对经过球磨的混合物a进行热处理，得到混合物b；将混合物b在硅烷偶联剂溶液中浸泡15min；将经过表面处理的混合物b、水溶性粘结剂以及水混合并搅拌均匀，得到离心雾化液；将离心雾化液倒入离心雾化装置的坩埚中；使离心雾化液从离心雾化装置的喷嘴喷射到离心雾化装置的离心雾化转盘上，得到水处理用微粉，其中，离心雾化转盘处于真空加热室中；将pvc溶于dmf和thf的混合溶剂中，得到pvc纺丝液，其中，pvc纺丝液中的pvc浓度为14wt％；将水处理用微粉加入pvc纺丝液，并进行搅拌，得到复合pvc纺丝液，其中，水处理用微粉浓度为50wt％；利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层；在被有机物污染的水中加入氧化剂以及螯合剂，并调节ph值，得到经过初步处理的污水；使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层。在混合物a中，以重量份计，金属fe粉占20份，金属gd粉占1.5份、金属co粉占3份，无水硅酸铝占200份。对混合物a进行球磨的参数为：球磨气氛为空气气氛，球磨时间为12h，球磨速度为800r/min，球料比为22:1，其中，每球磨3.5h，暂停球磨25min。对经过球磨的混合物a进行热处理的参数为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为750℃，热处理时间为1.5h。在离心雾化液中，混合物b、水溶性粘结剂以及水的质量比为100：6：60。离心雾化转盘转速为18000r/min，真空加热室中的温度为950℃，水处理用微粉在真空加热室中停留25min。利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层的参数为：喷头距离接收板的距离为11cm，纺丝电压为32kv，纺丝液注射速度为1.6ml/h。使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层的时间为12h。

实施例4

本发明的污染修复方法包括如下步骤：混合金属fe粉、金属gd粉、金属co粉以及无水硅酸铝，得到混合物a；对混合物a进行球磨；对经过球磨的混合物a进行热处理，得到混合物b；将混合物b在硅烷偶联剂溶液中浸泡20min；将经过表面处理的混合物b、水溶性粘结剂以及水混合并搅拌均匀，得到离心雾化液；将离心雾化液倒入离心雾化装置的坩埚中；使离心雾化液从离心雾化装置的喷嘴喷射到离心雾化装置的离心雾化转盘上，得到水处理用微粉，其中，离心雾化转盘处于真空加热室中；将pvc溶于dmf和thf的混合溶剂中，得到pvc纺丝液，其中，pvc纺丝液中的pvc浓度为15wt％；将水处理用微粉加入pvc纺丝液，并进行搅拌，得到复合pvc纺丝液，其中，水处理用微粉浓度为55wt％；利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层；在被有机物污染的水中加入氧化剂以及螯合剂，并调节ph值，得到经过初步处理的污水；使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层。在混合物a中，以重量份计，金属fe粉占25份，金属gd粉占2份、金属co粉占4份，无水硅酸铝占250份。对混合物a进行球磨的参数为：球磨气氛为空气气氛，球磨时间为15h，球磨速度为1000r/min，球料比为25:1，其中，每球磨4h，暂停球磨30min。对经过球磨的混合物a进行热处理的参数为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为800℃，热处理时间为2h。在离心雾化液中，混合物b、水溶性粘结剂以及水的质量比为100：8：70。离心雾化转盘转速为20000r/min，真空加热室中的温度为1000℃，水处理用微粉在真空加热室中停留30min。利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层的参数为：喷头距离接收板的距离为12cm，纺丝电压为32kv，纺丝液注射速度为1.8ml/h。使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层的时间为15h。

实施例5

本发明的污染修复方法包括如下步骤：混合金属fe粉、金属gd粉、金属co粉以及无水硅酸铝，得到混合物a；对混合物a进行球磨；对经过球磨的混合物a进行热处理，得到混合物b；将混合物b在硅烷偶联剂溶液中浸泡30min；将经过表面处理的混合物b、水溶性粘结剂以及水混合并搅拌均匀，得到离心雾化液；将离心雾化液倒入离心雾化装置的坩埚中；使离心雾化液从离心雾化装置的喷嘴喷射到离心雾化装置的离心雾化转盘上，得到水处理用微粉，其中，离心雾化转盘处于真空加热室中；将pvc溶于dmf和thf的混合溶剂中，得到pvc纺丝液，其中，pvc纺丝液中的pvc浓度为15wt％；将水处理用微粉加入pvc纺丝液，并进行搅拌，得到复合pvc纺丝液，其中，水处理用微粉浓度为55wt％；利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层；在被有机物污染的水中加入氧化剂以及螯合剂，并调节ph值，得到经过初步处理的污水；使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层。在混合物a中，以重量份计，金属fe粉占25份，金属gd粉占2.5份、金属co粉占4份，无水硅酸铝占250份。对混合物a进行球磨的参数为：球磨气氛为空气气氛，球磨时间为18h，球磨速度为1100r/min，球料比为28:1，其中，每球磨4.5h，暂停球磨35min。对经过球磨的混合物a进行热处理的参数为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为850℃，热处理时间为2.5h。在离心雾化液中，混合物b、水溶性粘结剂以及水的质量比为100：9：75。离心雾化转盘转速为25000r/min，真空加热室中的温度为1050℃，水处理用微粉在真空加热室中停留35min。利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层的参数为：喷头距离接收板的距离为14cm，纺丝电压为34kv，纺丝液注射速度为1.8ml/h。使初步处理的污水循环地流过水处理柔性层的时间为18h。

以下介绍本发明的对比例，显而易见的是，对比例采用简写的形式，其中仅记载了与实施例1不同的参数与步骤，其余参数与步骤默认与实施例1相同。

对比例1

混合金属fe粉、金属co粉以及无水硅酸铝，得到混合物a

对比例2

不将混合物b在硅烷偶联剂溶液中浸泡。

对比例3

水处理用微粉浓度为70wt％。

对比例4

以重量份计，金属fe粉占40份，金属gd粉占5份、金属co粉占1份，无水硅酸铝占400份。

对比例5

以重量份计，金属fe粉占10份，金属gd粉占5份、金属co粉占10份，无水硅酸铝占100份。

对比例6

对混合物a进行球磨的参数为：球磨气氛为空气气氛，球磨时间为25h，球磨速度为1400r/min，球料比为15:1。

对比例7

对混合物a进行球磨的参数为：球磨气氛为空气气氛，球磨时间为25h，球磨速度为1400r/min，球料比为35:1。

对比例8

对经过球磨的混合物a进行热处理的参数为：热处理气氛为氩气气氛，热处理温度为800℃，热处理时间为2h。

对比例9

对经过球磨的混合物a进行热处理的参数为：热处理气氛为氢气气氛，热处理温度为1000℃，热处理时间为5h。

对比例10

在离心雾化液中，混合物b、水溶性粘结剂以及水的质量比为100：15：90。

对比例11

离心雾化转盘转速为20000r/min，真空加热室中的温度为1200℃，水处理用微粉在真空加热室中停留50min。

对比例12

利用静电纺丝法，将复合pvc纺丝液生成为水处理柔性层的参数为：喷头距离接收板的距离为20cm，纺丝电压为40kv，纺丝液注射速度为3ml/h。

提供被苯类化合物污染的水体以及被石油污染的水体，分别使用根据实施例1-5以及对比例1-12所述的方法对被苯类化合物污染的水体以及被石油污染的水体进行处理，随后测定经过处理之后的水体中的苯类化合物以及石油的残留量(％)，测定方法是本领域公知的方法，测试结果见表1。

表1

综上所述，本发明将磁性材料与静电纺丝的微纳米级纤维细丝结合到一起，这种方法首先大幅度改变了磁性材料的表面状态，增加了磁性材料的表面积，同时微纳纤维细丝本身具有一定的过滤作用，两者结合起来，使得本发明的污染修复方法的污染物消除效率比现有技术更加优异。同时，由于纤维材料的捆缚效应，使得微粒中的各类成分都难以脱离纤维基体，所以在水处理过程中，几乎不用考虑二次污染的问题。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。