专利名称：一种原位再生三氯甲烷吸附饱和活性炭的方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，具体涉及铁纳米颗粒催化双氧水再生三氯甲烷吸附饱和活性炭的方法。
背景技术：
在当今国内外水体污染持续加剧的背景下，活性炭作为一种高效吸附材料，已经广泛应用于饮用水深度处理工艺过程中。活性炭可以有效地从水体中去除多种不同的有机污染物，但经长期使用的活性炭不断达到有机物吸附饱和状态，需要及时更换或再生以保证水处理效果活性炭再生方法国内外已经开展研究和应用，主要分为三类:生物法、加热法和化学法。活性炭的生物再生，目前还较少看到有成功的报导，其主要缺点在于生物法只适用于可生物降解的污染物质，对于不易生物降解和有毒有害有机物则不能适用，且残留最终产物被吸附于活性炭表面，再生不完全；高温加热再生法对活性炭损耗巨大，通常损耗高于10%，且运输费用高昂。采用此方法进行原位再生三氯甲烷吸附饱和的活性炭，不需转移活性炭至特定容器，经再生后的活性炭进行重新使用，成本小、无污染，活性炭吸附能力损耗很小，因此本研究十分符合我国在环境污染治理中高效率、低成本、资源化的要求。饮用水处理工艺中活性炭易于对水中三氯甲烷吸附饱和。饮用水处理中广泛应用氯进行预氧化，由于有机污染物的 存在，氯氧化过程会不可避免的产生氯化副产物，三氯甲烷是各种氯化副产物中浓度最高的物质。我国规定饮用水中三氯甲烷含量不得超过SOPg/L，美国环保署(USEPA)规定三氯甲烷最大允许值为SOPg/L，且趋于更加严格。已经证实，活性炭对三氯甲烷最有很好的吸附去除效果，在几乎所有的氯化副产物中，三氯甲烷最易被活性炭吸附饱和，一旦活性炭吸附饱和，其结果会导致出厂水三氯甲烷浓度超标。因此，保持活性炭对三氯甲烷的持续吸附特性是非常重要的，原位再生三氯甲烷吸附饱和的活性炭工艺几乎不影响水厂正常供水，具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效、经济、无污染的原位再生三氯甲烷吸附饱和的活性炭的方法。本发明用人工方法合成铁纳米颗粒试剂，通过与双氧水反应产生高级氧化氢氧自由基，快速分解活性炭吸附饱和的三氯甲烷，本发明可应用于饮用水厂或需要用活性炭处理三氯甲烷的工业企业进行活性炭再生。本发明提供的原位再生三氯甲烷吸附饱和的活性炭的方法，具体步骤为:
第一步:制备铁纳米颗粒试剂，采用纳米纯水溶解六水和氯化铁(FeCl3*6H20),混合4
天以上，制备高浓度铁纳米颗粒试剂作为原液，原液可根据需要用纳米纯水进行稀释，铁纳米颗粒直径需在40-50nm ；
第二步:用经过稀释至特定浓度的铁纳米颗粒试剂动态上向流淋洗三氯甲烷吸附饱和的活性炭样品，收集淋洗液，重复淋洗4-5遍；第三步:按比例加入70%双氧水上向流方式与饱和活性炭接触再生，用盐酸控制反应器pH为2.4-2.7，重复淋洗4-5遍；
第四步:停止淋洗，静置30-40分钟；排出再生淋洗液，用清水冲洗再生后活性炭2-3遍，再生完成。本发明基于氢氧自由基高级氧化的基本原理:
1.人工制备的铁纳米颗粒试剂是具有特定直径范围，可被饱和活性炭直接吸附至活性炭微孔内部；
2.进入微孔内部的铁纳米颗粒与双氧水发生反应，生成氢氧自由基，从活性炭内部至外部氧化分解吸附饱和的三氯甲烷，达到活性炭再生目的。本发明的特点在于:以六水合氯化铁为铁纳米颗粒试剂原料，经人工制备铁纳米颗粒试剂作为反应催化剂，该试剂由于具有特定的直径范围，易于被三氯甲烷吸附饱和的活性炭吸附；活性炭对铁纳米颗粒充分吸附后，试剂再于后续添加的双氧水发生反应，生成氢氧自由基物质，该物质具有强氧化性，可有效分解吸附活性炭饱和的三氯甲烷，再生后产物无毒无害，且易于通过水清洗去除。此方法对三氯甲烷吸附饱和的活性炭再生效果明显，与现有的热分解方法相比，成本小、污染少、工艺简单，不需转移活性炭至特定再生厂和再生装置，可实现原位再生，适合饮用水厂日常活性炭再生使用，符合我国在环境污染治理中高效率、低成本、资源化的要求。本发明的有益效果是:
本发明以人工制备的铁纳米颗粒试剂为催化剂，与双氧水发生化学反应产生氢氧自由基，氢氧自由基具有快 速分解三氯甲烷的效能，可应用于饮用水厂活性炭再生处置，与传统再生方式相比，成本小、污染少、工艺简单，具有广泛的经济效益和应用前景。
具体实施例方式下面通过实施例进一步描述本发明。实施例1
某饮用水厂采用煤质活性炭作为三氯甲烷吸附处理工艺，经两年运行，活性炭对三氯甲烷的去除效果明显降低，从初期使用时95%的三氯甲烷去除率降低到10%左右的三氯甲烷去除率，认为此活性炭已经接近于三氯甲烷吸附饱和。活性炭工艺运行期间原水的有机物含量表征参数COD平均值为5.4mg/L，最高6.9mg/L，最低4.5mg/L，季节变化不明显，水厂采用预氯化方式进行预氧化，生成的三氯甲烷含量为100-20(^g/L。原水属于中重度有机污染水体。取适量吸附饱和活性炭取出，放入事先准备好的再生反应器，反应器直径为30cm，高度60m的直圆柱体，设置进水口和出水口，采用上向流的再生方式，按照步骤再生后，取活性炭样品进行分析，主要指标三氯甲烷吸附效率。通过试验研究可得出以下结论:经再生后活性炭对三氯甲烷的去除效率从接近饱和状态下10%，恢复到70%左右，经再生后活性炭过滤后，三氯甲烷含量从进水的100-20(^g/L降低至30-6(^g/L。经后续消毒后，出厂水三氯甲烷含量低于国家规定的饮用水出厂水标准。实施例2某企业制造桶装纯水，采用氯氧化工艺结合活性炭过滤，经五年运行，活性炭对有机物吸附效率明显降低，对三氯甲烷的去除率从初始状态下90%左右降低至35%。该企业以自来水为水源，自来水经再次氯化后，三氯甲烷含量为lOOPg/L左右，经过经活性炭吸附后，尚可满足SOPg/L的国家标准要求，但活性炭吸附效率若继续下降将造成出厂水不合格，因此开展活性炭再生试验。再生过程将再生设备接入活性炭滤罐，底部进水，上部出水的上向流方式，试验过程中不断取出活性炭样品进行分析，主要指标包括为三氯甲烷去除效率。通过试验研究可得出以下结论:饱和活性炭经过3小时的再生，三氯甲烷吸附效率从35%恢复到70%左右，根据我国《饮用水水质标准》，再生后的活性炭处理水三氯甲烷含量远低于国家标准。 对照例
某实验室采用未经使用过的活性炭开展试验，将活性炭用三氯甲烷高浓度溶液浸泡和淋洗，使活性炭达到三氯甲烷吸附饱和，吸附饱和的活性炭进行再生试验。试验在特定容器中进行，直径30cm，高60cm，上向流的再生方式，经再生后，取活性炭样品进行分析，活性炭样品对三氯甲烷的吸附效率从10%恢复到84%。
权利要求
1.一种原位再生三氯甲烷吸附饱和活性炭的方法，其特征在于包括下述步骤: 第一步:制备铁纳米颗粒试剂，采用纳米纯水溶解六水和氯化铁，混合4天以上,制备高浓度铁纳米颗粒试剂作为原液，原液根据需要用纳米纯水进行稀释，铁纳米颗粒直径在40_50nm ； 第二步:用经过稀释至特定浓度的铁纳米颗粒试剂动态上向流淋洗三氯甲烷吸附饱和的活性炭样品，收集淋洗液，重复淋洗4-5遍； 第三步:按比例加入70%双氧水上向流方式与饱和活性炭接触再生，用盐酸控制反应器pH为2.4-2.7，重复淋洗4-5遍； 第四步:停止淋 洗，静置30-40分钟；排出再生淋洗液，用清水冲洗再生后活性炭2-3遍，再生完成。
全文摘要
本发明属于环保技术领域，具体为一种原位再生三氯甲烷吸附饱和活性炭的方法。本发明用人工方法合成铁纳米颗粒试剂，通过与双氧水反应产生高级氧化氢氧自由基，快速分解活性炭吸附饱和的三氯甲烷，本发明可应用于饮用水厂或需要用活性炭处理三氯甲烷的工业企业进行活性炭再生。与传统再生方式相比，成本小、污染少、工艺简单，具有广泛的经济效益和应用前景。
文档编号B01J20/20GK103212390SQ201310126689
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月12日 优先权日2013年4月12日
发明者安东 申请人:复旦大学