[发明专利]一种阳离子表面活性剂改性活性炭的改性方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于环境保护、水处理技术领域，尤其涉及的是一种阳离子表面活性剂改性活性炭的改性方法及改性活性炭作为吸附剂，在水中去除溴酸根的应用

背景技术

溴酸根是臭氧化含溴离子原水过程中产生的副产物，目前国际癌症研究机构（IARC）将溴酸根定2B级潜在致癌物，美国EPA、WHO以及欧盟和日本等发达国家和地区在新的饮用水标准中均规定溴酸根的最高允许浓度为10μg/L，我国最新颁布实施的《生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）》也采用了同样的限值，可见有关饮用水臭氧处理过程中的溴酸根的生成问题日益引起国内外的广泛关注。水中溴离子主要来自矿物溶解、海水入侵地表水或地下含水层（Luong T V,Peters C J,Perry R.Occurrence of Bromide in Source and TreatedWaters[J].Effluent Water Treat.1983,5：192-197.）。人类活动包括苏打的生产，开采煤矿和钾矿，施用溴、碘肥料以及海水、咸潮浸渗等导致原水中溴离子含量升高。据报道（Meijers C T,Kruithof J C.Potential Treatment Options for Restriction ofBromate Formation and Bromate Removal[J].Water Supply.1995,13：183-189.），当溴离子浓度＜20μg/L时一般不会形成溴酸盐，当溴离子浓度在50～100μg/L时，在臭氧投量较大时，臭氧处理后的出水溴酸根具有超标的风险。现有的溴酸根控制技术包括控制臭氧化过程中溴酸根的形成和去除水中生成的溴酸根两大方向，前者主要包括改变臭氧投加方式、投加氨水、双氧水、降低pH等方法，但这些方法需要引入其他物质，处理成本高，且可能削弱臭氧化效果或造成二次污染；后者主要包括零价铁还原、UV光降解、活性炭吸附还原等方法，但其中铁还原发可能导致出水色度增加，UV光降解耗能大、经济效益低，而活性炭吸附还原法溴酸根构造简单、成本低，但是活性炭去除效果差，吸附能力有限，为了提高活性炭对水中溴酸根的吸附能力，可以通过硝酸改性、氢氧化钠改性等酸碱改性方法对活性炭进行处理，但是酸碱改性后的活性炭对水中溴酸根的吸附容量也仅有4.36mg/g左右，去除率低，去除效果差。因此，开发新型高效的溴酸根吸附材料仍然是目前控制饮用水中溴酸根含量的研究热点。

发明内容

为了解决现有酸碱改性方法处理后的活性炭对水中溴酸根去除效果差的问题，本发明的目的是提供一种阳离子表面活性剂改性活性炭的改性方法，由该方法改性后获得的活性炭对水中溴酸根具有良好吸附效能、使用寿命长。

本发明的另一个目的是提供一种由上述方法制备得到的改性活性炭在水中去除溴酸根的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种阳离子表面活性剂改性活性炭的改性方法，包括以下步骤：

将预处理后的活性炭与阳离子表面活性剂溶液混合反应，然后用去离子水清洗活性炭，烘干，得到阳离子表面活性剂改性活性炭。

所述阳离子表面活性剂为氯化十六烷基吡啶（CPC）。

所述阳离子表面活性剂溶液的摩尔浓度为9～20mmol/L。

所述预处理后的活性炭与阳离子表面活性剂溶液的重量比为1:5～1:10。

所述混合反应的时间为24～28h。

所述用去离子水清洗活性炭至pH值为6.5～7.5。

所述烘干是在温度为100℃下烘干12h。

所述预处理后的活性炭的预处理方法包括以下步骤：筛分颗粒尺寸为16～40目的活性炭，用去离子水清洗至pH为5.9～6.1，用0.1～1%的盐酸浸泡1～2h，再水洗至pH值为中性，然后将活性炭在温度为60～80℃的条件下烘干24～30h，最后将活性炭样品平摊在瓷舟内，置于等离子体发生器的腔体内，在功率为100～500W，气体流速为10～20ml/min，等离子体腔内压力为15Pa的条件下，用15MHZ辉光（射频）氮等离子体处理活性炭15～20min，处理结束后继续通气2min。

本发明还提供了一种由上述方法制备得到的阳离子表面活性剂改性活性炭在水中去除溴酸根的方法，包括以下步骤：

原水进入装有阳离子表面活性剂改性活性炭的反应器，阳离子表面活性剂改性活性炭以流化床或固定床的形式存在，阳离子表面活性剂改性活性炭与水的接触时间为15～60min，水流速度为5～12m/h。

所述反应器为吸附反应器或多级串联反应器。