一种饮用水净化处理方法与流程

文档序号:38486297发布日期:2024-06-27 11:44阅读:149来源:国知局

本发明涉及饮用水净化,具体为一种饮用水净化处理方法。


背景技术:

1、饮用水是人类生活中不可或缺的资源,其质量直接关系到人类的健康和生活品质。然而,随着工业化和城市化的快速发展,水源污染问题日益严重,这使得饮用水净化变得尤为重要。目前,全球各地都面临着水源污染的挑战,包括重金属污染、有机物污染、微生物污染以及抗生素污染等。这些污染物不仅会影响水的口感,还可能对人体健康造成严重影响,如引发肝病、癌症等。

2、为了解决这些问题,饮用水净化技术得到了快速发展。传统的净化方法有以下这些,如文献alfredo gonzalez-perez,kenneth persson.bioinspired materials forwater purification,materials,2016,16,2376-2483.中的净水方法,这种方法简单易行,成本低,可以去除部分污染物,但净化效果有限,但对于一些微量污染物和新兴污染物,如抗生素、激素、菌落等,效果并不理想。文献yanpei song,joshua phipps,changjia zhu,shengqianma.porous materials for water purification,angewandte chemieinternational edition,2022,326,458-463中介绍了利用反渗透膜对水进行过滤,可以去除水中的溶解物、有机物和细菌等。净化效果好,但能耗较高,且可能去除水中的矿物质和微量元素。发明专利cn201910650875.9研发的水质净化吸附材料,可以去除饮用水中痕量有机、无机污染物和重金属,但是无法去除菌落。此外,活性炭吸附沉淀法是使用活性炭等具有吸附作用的物质去除水中的杂质。活性炭具有很强的吸附能力,可以去除水中的色素、异味和部分有机物,但无法去除细菌、病毒等微生物。因此,使用活性炭吸附法需要对活性炭进行改性,使其具有多元复合性能。因此改性活性炭净水剂受到了广泛关注和研究。

3、虽然改性活性炭净水剂对于水中污染物有一定去除效果,但是其净水后,水的浊度较大不达标,造成使用感受下降;除此之外,水中的菌落及其代谢产物会给饮用水带来不良的影响。但传统的水处理工艺对于菌落的去除率低,因此需要开发经济高效的菌落去除技术。在饮用水处理过程中,一些材料的饱和吸附量小,造成净水剂大量使用,浪费资源。并且目前的净水剂净化速率低,因此常规水处理仍然是一个亟待解决的问题,故需要研发更加高效的方法,以提高常规水处理的净化效果。

4、未来的饮用水净化技术将更加注重高效、深度净化,同时兼顾经济高效与绿色环保趋势。

5、为此,提出了一种饮用水净化处理方法。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种饮用水净化处理方法,通过将活性炭煅烧后加水混合离心洗涤,除去表面石墨,然后将聚多巴胺吸附到活性炭表面,最后外面包裹一层胱氨酸,制备出的新型复合饮用水净化剂,用于净化水后,可以降低所净水的浊度。并且对于水中菌落的去除效果好、饱和吸附量最大。本发明的净水剂以活性炭为基材,不会造成二次污染,避免资源浪费。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、一种饮用水净化处理方法,包括,其特征在于:所述饮用水净化处理方法是采用新型复合饮用水净化剂处理饮用水;所述新型复合饮用水净化剂工作浓度为57-178mg/l,工作时间1-6小时;

4、所述新型复合饮用水净化剂的制备方法如下:

5、称取10g活性炭,将所述活性炭置于马弗炉;将所述马弗炉程序性升温到160-240℃,将所述活性炭煅烧1-10小时;将煅烧后的活性炭置于烧杯中,加水混合离心洗涤除去表面石墨,干燥形成前处理活性炭;将所述前处理活性炭溶解于柠檬酸钠缓冲液中,得到活性炭浑浊液;

6、称取多巴胺3g,将所述多巴胺溶解于溶剂中形成多巴胺溶液;将所述多巴胺溶液置于10-40℃搅拌反应1-9小时自聚,形成聚多巴胺悬浊液;

7、将所述聚多巴胺悬浊液滴加到所述活性炭浑浊液中,并添加1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺进行反应,反应温度为30-80℃,磁力搅拌1-6小时后,得到活性炭-聚多巴胺复合物;

8、将所述活性炭-聚多巴胺复合物分散于水中,形成活性炭-聚多巴胺复合物分散液;称取胱氨酸,将所述胱氨酸溶解于水中形成胱氨酸水溶液;将所述胱氨酸水溶液滴加到活性炭-聚多巴胺复合物分散液中,于40-80℃,搅拌回流10-20小时后,离心弃掉上清液,将所得黑色沉淀冷冻干燥,得到新型复合饮用水净化剂。

9、优选的,所述马弗炉程序性升温到180-220℃,所述活性炭煅烧2-10小时。

10、优选的,所述溶剂为水或硼酸钠缓冲溶液(ph=8.4)之一。

11、优选的,所述多巴胺化学式为c8h11no2,所述多巴胺溶液浓度为0.01-3g/ml。

12、优选的,所述1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺添加量为50-100mg。

13、优选的,所述聚多巴胺悬浊液与所述活性炭浑浊液的质量比为10:1-1。

14、优选的,所述胱氨酸化学式为c6h12n2o4s2,所述胱氨酸水溶液的浓度为0.2-5g/ml。

15、优选的,所述胱氨酸与所述活性炭-聚多巴胺复合物的质量比为15:1-3。

16、优选的,所述胱氨酸水溶液滴加到活性炭-聚多巴胺复合物分散液中,于40-75℃,搅拌回流10-18小时。

17、一种饮用水净化处理方法,其特征在于:所述饮用水净化处理方法是利用所述新型复合饮用水净化剂处理饮用水;所述新型复合饮用水净化剂通过如上所述的制备方法制备;所述新型复合饮用水净化剂,所净化水的浊度由2.1ntu降低到0.8ntu,降低了61.9%;所述新型复合饮用水净化剂能使所测水样的耗氧量降低到2.6;所述新型复合饮用水净化剂对于水中菌落的去除率可达73.1%;所述新型复合饮用水净化剂,其比表面积为462cm3/g,饱和吸附量最大;所述新型复合饮用水净化剂,工作浓度为123mg/l,工作时间4小时,吸附动力学系数最大为k=-55.5(cfu/ml·h-1)。

18、与现有技术相比,本发明的有益效果为:

19、1、本发明将10g活性炭置于马弗炉煅烧,煅烧温度为220℃,煅烧8小时;将煅烧后的活性炭加水混合离心洗涤除去表面石墨,干燥形成前处理活性炭,并将前处理活性炭溶解于20ml柠檬酸钠缓冲液中,得到活性炭浑浊液。通过以上的方法制备出的新型复合饮用水净化剂,用于净化水后,所测水的浊度由2.1ntu降低到0.8ntu,降低了61.9%,这是由于煅烧和离心洗涤使石墨去除,使得活性炭多孔得以释放,使得吸附性能更好,因此,对于水样的浊度降低效果明显。

20、2、本发明取3g多巴胺,并溶解于硼酸钠缓冲溶液(ph=8.4)中形成浓度为0.6g/ml的多巴胺溶液,然后置于35℃搅拌反应4小时自聚,形成聚多巴胺悬浊液;采用上述聚多巴胺的合成方法,使本发明制备的新型复合饮用水净化剂降低所测水样的耗氧量,水样的耗氧量为2.6。

21、3、本发明将聚多巴胺悬浊液滴加到活性炭浑浊液中,并添加75mg的1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺进行反应,并且聚多巴胺悬浊液与活性炭浑浊液的质量比为6:1,反应温度为70℃,磁力搅拌4小时,采用此方法制备的新型复合饮用水净化剂,其对于水中菌落的去除效果最好,去除率可达73.1%。本发明以活性炭作为基材,利用其表面的化学基团,将聚多巴胺通过分子间氢键吸附到其表面,以便发挥聚多巴胺的光热性能,去除饮用水中的菌落,并且不会造成二次污染。

22、4、本发明将浓度为1.5g/ml的胱氨酸水溶液滴加到活性炭-聚多巴胺复合物中,并且二者的质量比为7:1,于65℃搅拌回流15小时后所制得的新型复合饮用水净化剂,其比表面积为462cm3/g,暴露的比表面积为水中菌落的吸收提供了吸附位点,因此其吸附水中菌落的饱和吸附量最大,避免资源浪费。

23、5、本发明的新型复合饮用水净化剂,工作浓度为123mg/l,工作时间4小时,其吸附去除菌落的吸附动力学系数最大为k=-55.5(cfu/ml·h-1),说明以123mg/l的浓度添加,可以使吸附速率达到最大。

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