[发明专利]一种去除水中高氯酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种去除水中高氯酸盐的方法。

背景技术

环境中低浓度水平的高氯酸盐几乎无处不在，国内已有研究者在地表水、地下水、河流底泥及附近土壤、饮用水、瓶装水、及食品(如大米、牛奶、酸奶等)中检测到了不同程度的高氯酸盐污染。高氯酸盐是近年来国际水处理领域重点关注的环境污染物之一，具有干扰人体内碘的吸收以及抑制甲状腺调节荷尔蒙分泌和新陈代谢能力的毒理学特征。地表水、饮用水、土壤及食品中检测到的高氯酸根已经对人类生存环境构成了危害。

高氯酸根离子的化学结构式为ClO₄^-，高氯酸根(ClO₄^-)中的氯原子为正七价(Cl⁷⁺)，它由SP³杂化后四个σ键和三个π键构成。它的空间构型是一个正四面体结构，结构均匀、对称性好、键合较牢固，因而较难断裂，稳定性强、具有很高的活化反应屏障，因此常温下仍很难发生还原反应。高氯酸盐的非挥发性、高溶解性和动力学稳定性等特性使得混凝、沉淀、过滤和消毒等自来水厂的常规处理技术难以将其有效从水中去除，特别是低浓度高氯酸盐的去除更加困难。美国EPA(Environmental Protection Agency，环境保护署)建议饮用水中的高氯酸根(ClO₄^-)浓度不能超过24.5μg/L。活性炭对其吸附量很小，大多数还原剂与其难以发生反应。目前高氯酸盐的去除和污染修复采用的技术主要分为三类：物理处理、化学还原和生物降解。

由于高氯酸盐在水体中以高价氯正七价(Cl⁷⁺)的形式在水中持久、稳定的存在，常规净水工艺很难将其去除，目前国内外常用的去除技术均存在去除效率低或是经济成本高的缺点。

层状双金属氢氧化物(layered double hydroxide，简称LDH)，是一种层状阴离子粘土矿物，其理想分子式为Mg₂Al₃(OH)₁₄CO₃·4H2O，单元层结构为由类似氢氧化镁[Mg(OH)₂]的八面体构成。由于Mg²⁺被Al³⁺所代替，层间带有正电荷。从理论上说，n(Mg)/n(Al)越小，层间所带的正电荷就越多，层间正电荷由CO₃^2-来中和。其在450～500℃左右焙烧将破坏其层状结构，得到混合Mg-Al氧化物，焙烧后的产物比其前驱物有更大的比表面积，且具有结构“记忆”效应，即在水环境中重新吸收阴离子使其恢复原有的层状结构。正因为这种吸收过程使之具有很强的阴离子选择吸附性，可以去除一些有毒阴离子污染物如CrO₄^2-，TcO₄^-，SeO₃^2-，杀虫剂和水体中的阴离子表面活性剂。又因为其焙烧产物具有结构“记忆”效应，可通过在适当的温度下焚烧使之成为混合Mg-Al氧化物的方法来再生吸附剂，可提高该吸附剂的使用效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种去除水中高氯酸盐的方法。该铝镁双金属复合氧化物的制备成本低、螯合效果显著且具有独特的“阴离子记忆效应”，是一种具有开发潜力的吸附功能材料，尤其可用于受高氯酸盐污染的饮用水的深度处理。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种去除水中高氯酸盐的方法，包含以下步骤：

(1)在含ClO₄^-的污染水中加入吸附剂；

(2)加入搅拌装置或是在摇床内进行吸附反应。

(3)吸附完成后，将水中的吸附剂截留分离处理。

所述的吸附剂为镁铝双金属复合氧化物Mg₆Al₂O₉，为焙烧态镁铝层状双金属氢氧化物。

所述的步骤(1)中污染水体的高氯酸盐浓度范围为100～10000μg/L。

所述的步骤(1)中吸附剂与污染水的质量比为1∶100～1∶40000。

所述的步骤(2)中的吸附时间为15min～12h；

所述的步骤(2)中搅拌速度为150rpm～220rpm；

所述的步骤(2)中吸附反应在5℃～80℃下进行。