[发明专利]用于去除水中消毒副产物的铁-改性废白土炭二元微电解体系构建和使用方法

说明书

本发明提出用于去除水中消毒副产物的铁‑改性废白土炭二元微电解体系构建和使用方法，属于水处理技术的应用领域。由于我们日常所引饮用的水消毒后会产生消毒副产物，这些物质对人体健康存在着严重的隐患，因此，亟需一种安全有效的科学方法去除水中消毒副产物。本发明采用无氧热解方式制备废白土炭，采用表面活性剂将废白土炭改性，提高其表面活性；通过向水中加入铁和改性后的废白土炭，建立铁‑改性废白土炭二元微电解体系，用于水中消毒副产物的去除。该技术中采用的原材料为废白土和废铁屑，实现了废物再生利用、以废治废的目的。

技术领域

本发明提出用于去除水中消毒副产物的铁-改性废白土炭二元微电解体系构建和使用方法，属于水处理技术的应用领域。利用无氧热解结合表面活性剂改性方式制成改性废白土炭，提高废白土炭的表面活性；通过向水中加入铁和改性后的废白土炭，建立铁-改性废白土炭二元微电解体系，利用铁炭之间存在的电极电位差，形成大量微电池系统，通过氧化还原、电化学富集、絮凝沉淀和物理吸附等作用去除水中消毒副产物。

背景技术

我们日常所引饮用的水都是天然水经消毒后生产的，饮用水经过消毒剂消毒后，大部分病菌会被杀除，但同时，消毒剂也会与水中的某些物质发生化学反应，生成一些对人体有毒害的物质，我们称之为消毒副产物。最常见的消毒副产物有溴酸盐，亚氯酸盐和氯酸盐，这些物质对人体的伤害极大。经世界卫生组织相关实验测定，饮用水中溴酸盐的含量超过10μg/L时，将对人体的器官和组织造成严重伤害。而亚氯酸盐会攻击人体血液中的亚铁血红蛋白，造成人体缺氧，另外部分亚氯酸盐还会发生转化，容易使人体发生癌变，并使婴儿发生畸变。饮用水中消毒副产物使人体健康存在着严重的隐患，因此，亟需一种安全有效的科学方法去除水中消毒副产物。

去除水中消毒副产物的方法主要有化学、生物等方法。化学沉淀法虽工艺成熟、操作简便、成本较低，但是耗能高、选择性差，容易造成二次污染。生物法需要往反应体系中添加有机碳源，处理后会产生大量污泥，有可能产生二次污染，运行维护的成本较高。氢催化还原法虽然能够有效去除水中消毒副产物，无二次污染，但氢气的化学性质极不稳定，操作不当会有爆炸的风险，限制了该方法的大规模投入使用。

铁炭微电解技术因其反应速率快，对污染物去除效率高，在水处理工艺中越来越受到人们的青睐，相继被应用到印染废水、染料废水、电镀废水、含油废废水、含砷含氟废水及其它各类有机化工废水。铁炭微电解又被称为铁炭内电解，是通过在废水中加入铁和炭材料，以铁为阳极，炭为阴极，形成大量的微小原电池将废水中污染物去除的方法。铁炭微电解在水污染处理中的主要作用原理包括氧化还原反应、电化学富集、絮凝沉淀和物理吸附等。

对于铁炭微电解技术，阳极金属铁要求廉价、无毒、对生化处理有益，目前应用最多的是铁刨花；阴极炭材料要求具备良好的吸附性能和电化学性能、高机械强度、好抗热震性、强抗侵蚀性和抗氧性等特性。不同成分、不同杂质的材料反应活性不同，对应的处理效果差异较大。一般阴极炭材料采用焦炭、活性炭、石墨、煤粉等，在工业化生产中极大降低成本，因此寻找经济有效的阴极炭材料至关重要。

废白土（SBE）是油脂精炼过程中，活性白土经过脱色后的副产物。废白土含有残留的植物油和颜料，氧化产物，游离脂肪酸，磷脂和微量金属等，其中油脂含量可达到20-40%。SBE属于固体废弃物，随意处置可造成严重的环境污染。如果SBE处理不当而暴露于空气中，会引发SBE自燃，危害自然环境甚至引发火灾。因此，若废白土能得到妥善处理并较好地回收利用，不仅有利于保护环境，节约资源，还能给企业带来经济效益。

目前有研究表明，通过水热合成法和有氧煅烧法将废白土制备为炭吸附材料，能够有效吸附水中污染物，但水热法产量小，有氧煅烧会产生危害气体，对环境造成污染。采用缺氧热解法制备废白土炭，产量适中，不会产生有害气体，便于推广应用；然而，废白土炭的吸附性能有限，需要对其进行改性处理以获得理想的材料性能。

该发明提出的用于去除水中消毒副产物的铁-改性废白土炭二元微电解体系构建和使用方法，既能有效去除水中消毒副产物，又满足以废治废的环保要求，目前该技术在水处理技术领域未见报道。

发明内容