一种去除饮用水中溴酸盐的方法
【专利摘要】本发明公开一种去除饮用水中溴酸盐的方法。即在饮用水出水处接一根填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸收柱，饮用水经过填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸收柱中的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料吸附后，即可去除饮用水中的溴酸盐。本发明的一种去除饮用水中溴酸盐的方法，可有效去除饮用水中溴酸盐，并且该方法具有无二次污染，无毒无害，可循环利用，操作简单，处理成本低的特点。
【专利说明】一种去除饮用水中溴酸盐的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种去除饮用水中溴酸盐的方法，特别涉及一种利用填充改性交联壳聚糖作为吸附材料的吸附柱，来去除饮用臭氧消毒后产生的微量溴酸盐的方法。
【背景技术】 [0002]随着给水处理技术的发展和人们对饮用水水质的重视，臭氧消毒技术在饮用水的应用中开始广泛应用。但当处理水体中含有溴化物时，经臭氧氧化处理后会产生副产物溴酸盐。溴酸盐对人体危害很大，具有致癌和致突变性，被国际癌症机构定为2B级(较高致癌性)的潜在致癌物。世界卫生组织(World Health Organization, WHO)最新的《饮用水水质准则》中将溴酸盐限值从25 μ g/L修订为10 μ g/L，我国新修订的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)也规定溴酸盐限值为10 μ g/L。因此，控制和去除臭氧消毒副产物溴酸盐的研究十分迫切。
[0003]控制饮用水中溴酸盐有两大途径，一是溴酸盐的生成过程中控制，二是生成后水体中的溴酸盐的去除。目前控制溴酸盐的技术主要有加氨、降低PH值等，去除溴酸盐的技术有活性炭吸附去除法、离子交换法、亚铁离子还原去除法、零价铁还原去除法、紫外线照射法等。但仍存在一些弊端，如加氨和降低pH值对控制溴离子浓度过高的原水，出水水质中溴酸盐往往会超标。现在对活性炭的研究较多，但使用一段时间后，活性炭去除溴酸盐效率下降，需经常再生和更换，增加饮用水处理成本。紫外线照射耗能较高，处理成本高。零价铁方法受D0、水中离子等因素的影响比较大，而且成本大，仅限于实验室而不能投入大量成产中。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述各种方法的弊端，提供一种能有效去除饮用水中痕量溴酸盐的方法，该方法具有成本低廉、可循环处理、无毒无害。
[0005]本发明的技术原理
壳聚糖通过交联改性后变成大分子有机物质，物理和化学的稳定性都大大增强，从而可填充在吸附柱中对溴酸盐去除，在水溶液中，改性交联壳聚糖的大量氨基水解产生氢键与阴离子溴酸盐通过的较大化学引力将溴酸盐吸附，从而将溴酸盐从饮用水中去除。
[0006]本发明的技术方案
一种去除饮用水中溴酸盐的方法，即饮用水出水处接一根填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸收柱，饮用水经过填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱中的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附后，即可去除饮用水中的溴酸盐；
其中填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸收柱包括填充柱和吸附材料； 所述的吸附材料为改性交联壳聚糖有机高分子；
所述的填充柱为铁质或石英质的圆管；
所述的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料填充在填充柱中，所述的填充柱的两端设有过滤筛，以保证水通过，而改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料被过滤截留；
所述的填充柱为铁质或石英质的圆管；
所述的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料通过包括如下步骤的方法制备:
首先，将壳聚糖完全溶解于0.lmol/L的盐酸溶液中，加热升温至50°C，得到浓度为10g/L的壳聚糖盐酸溶液；
然后，控制滴加速率为15ml/min向上述所得的壳聚糖盐酸溶液中滴加质量百分比浓度为25%的戊二醒水溶液,滴加完后加热升温至90°C,搅拌反应80min后,得到反应液；上述滴加所用的质量百分比浓度为25%的戊二醛水溶液的量，按戊二醛:壳聚糖盐酸溶液中的壳聚糖的质量比计算，即戊二醛:壳聚糖为1:1.2 ;
然后，用6mol/L氢氧化钠溶液调节上述所得的反应液的pH值为9，待出现黄色絮状沉淀后控制温度为90°C继续搅拌45min，然后过滤，所得的滤饼用蒸馏水洗涤至流出液的pH至中性，然后依次用丙酮和乙醇洗涤2次，最后于45°C下烘至恒重，即得改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料。
[0007]上述的一种去除饮用水中溴酸盐的方法，具体包括如下步骤:
(1)、改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的制备
首先，将壳聚糖完全溶解于0.lmol/L的盐酸溶液中，加热升温至50°C，得到浓度为10g/L的壳聚糖盐酸溶液；
然后，控制滴加速率为15ml/min向上述所得的壳聚糖盐酸溶液中滴加质量百分比浓度为25%的戊二醒水溶液,滴加完后加热升温至90°C,搅拌反应80min后,得到反应液；上述滴加所用的质量百分 比浓度为25%的戊二醛水溶液的量，按戊二醛:壳聚糖盐酸溶液中的壳聚糖的质量比计算，即戊二醛:壳聚糖为1:1.2 ;
然后，用6mol/L氢氧化钠溶液调节上述所得的反应液的pH值为9，待出现黄色絮状沉淀后控制温度为90°C继续搅拌45min，然后过滤，所得的滤饼用蒸馏水洗涤至流出液的pH至中性，然后依次用丙酮和乙醇洗涤2次，最后于45°C下烘至恒重，即得改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料；
(2)、吸附装置安装
把步骤(I)所得的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料填充在填充柱中，得到填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱，然后将填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱安装于饮用水的出水管道或贮水容器的出水口；
(3)、去除水中溴酸盐
饮用水打开后，饮用水出水流经填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱时，填充柱中的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料与饮用水中的溴酸盐阴离子通过氢键引力化学吸附，从而将溴酸盐从饮用水中去除。
[0008]上述的填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱使用一段时间后，吸附效果变差，此时要对填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱进行活化再生，其具体步骤如下:
将填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱从管道或容器上拆卸下来，先用0.01mol/L的NaOH溶液冲洗浸泡30min，然后用蒸馏水冲洗至中性，再用0.01mol/L的HCl溶液冲洗进行活化再生，最后用水冲洗至中性，45°C低温烘干即可。[0009]本发明的有益效果
本发明的一种去除饮用水中溴酸盐的方法，由于采用在饮用水出水处接一根填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱，饮用水经过填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱中的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附后可有效去除饮用水中溴酸盐，并且，所用的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料可循环利用至少5次。
[0010]进一步，本发明的一种去除饮用水中溴酸盐的方法，由于所用的吸附材料改性交联壳聚糖有机高分子，其具有生产成本低廉，来源广泛，无毒，且可生物降解，因此本发明的方法具有无二次污染，无毒无害的特点。
[0011]进一步，本发明的一种去除饮用水中溴酸盐的方法，由于所用的填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱安装方便，因此该方法具有操作简单的特点。
[0012]进一步，本发明的一种去除饮用水中溴酸盐的方法，由于采用吸附法进行处理的，需要的能耗小，并且吸附材料改性交联壳聚糖有机高分子价廉易得，对溴酸盐的饱和吸附容量大，因此处理成本低，适于推广使用。
【具体实施方式】
[0013]下面通过具体实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
[0014]本发明所选用的各种试剂均为分析纯。
[0015]实施例1
一种去除饮用水中溴酸盐 的方法，即在饮用水出水处接一根填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱，饮用水经过填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱中的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料吸附后即可去除饮用水中的溴酸盐，具体包括如下步骤:
(1)、改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的制备
将1.0g壳聚糖完全溶解于IOOml浓度为0.lmol/L的盐酸溶液中，加热升温至50°C，得到浓度为10g/L的壳聚糖盐酸溶液；
然后，控制滴加速率为15ml/min向上述所得的壳聚糖盐酸溶液中滴加4.8ml质量百分比浓度为25 %的戊二醛水溶液，滴加完后加热升温至90 V，搅拌反应SOmin后，得到反应液；
上述滴加所用的质量百分比浓度为25%的戊二醛水溶液的量，按戊二醛:壳聚糖盐酸溶液中的壳聚糖的质量比计算，即戊二醛:壳聚糖为1:1.2 ;
然后，用6mol/L氢氧化钠溶液调节上述所得的反应液的pH值为9，待出现黄色絮状沉淀后控制温度为90°C继续搅拌45min，然后过滤，所得的滤饼用蒸馏水洗涤至流出液的pH至中性，然后依次用丙酮和乙醇洗涤2次，最后于45°C下烘至恒重，得到的红棕色粉末状物质即为改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料；
(2)、吸附装置安装
取一根直径8cm，长为0.5m的透明石英管作为填充柱，把步骤(I)得到的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料填充在其中，即得填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱，将所得的填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱安装于消毒出水管道或贮水容器的出水口；(3)、去除水中溴酸盐
饮用水的出水流经填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱时，其中的吸附材料改性交联壳聚糖有机高分子与饮用水中的溴酸盐阴离子通过氢键引力化学吸附，从而将溴酸盐从饮用水中去除，经IC离子色谱法检测(生活饮用水标准检验方法，中华人民共和国国家标准，GB/T 5750.10-2006)，经过填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱处理后的水，处理前饮用水中的溴酸盐的含量50 μ g/L,处理后饮用水中的溴酸盐的含量为O (检测不出)，其去除率达100%。
[0016]上述的填充柱中的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料吸附材料达吸附饱和后，吸附效果变差，此时要对填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱进行冲洗脱附，将填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱从管道或容器上拆卸下来，先用0.01mol/L的NaOH溶液冲洗浸泡30min，然后用蒸馏水冲洗至中性，再用0.01mol/L的HCl溶液冲洗进行活化再生，最后用水冲洗至中性，45°C低温烘干即可再次利用。
[0017]上述填充柱中的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料经过冲洗脱附多次后，吸附率仍能保持较高。并且实验证明，上述所得的填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱经过在饮用水处理系统中使用5次循环并再生后利用，其吸附率仍能保持80%以上。
[0018]综上所述，本发明的一种去除饮用水中溴酸盐的方法，可有效去除饮用水中溴酸盐，无二次污染，安装操作简单，成本低廉，无毒无害，并可循环利用。
[0019]以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型均应视为本发明的保护范围。`
【权利要求】
1.一种去除饮用水中溴酸盐的方法，其特征在于在饮用水出水处接一根填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸收柱，饮用水经过填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱中的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附后，即可去除饮用水中的溴酸盐； 其中填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸收柱包括填充柱和吸附材料； 所述的吸附材料为改性交联壳聚糖有机高分子； 所述的填充柱为铁质或石英质的圆管； 吸附材料改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料填充在填充柱中，填充柱的两头设有过滤筛； 所述的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料通过包括如下步骤的方法制备: 首先，将壳聚糖完全溶解于0.lmol/L的盐酸溶液中，加热升温至45°C得到浓度为IOg/L的壳聚糖盐酸溶液； 然后，控制滴加速率为15ml/min向上述所得的壳聚糖盐酸溶液中滴加质量百分比浓度为25%的戊二醒水溶液,滴加完后加热升温至90°C,搅拌反应80min后,得到反应液；上述滴加所用的质量百分比浓度为25%的戊二醛水溶液的量，按戊二醛:壳聚糖盐酸溶液中的壳聚糖的质量比计算，即戊二醛:壳聚糖为1:1.2 ; 然后，用6mol/L氢氧化钠溶液调节上述所得的反应液的pH值为9，待出现黄色絮状沉淀后控制温度为90°C继续搅拌45min，然后过滤，所得的滤饼用蒸馏水洗涤至流出液的pH至中性，然后依次用丙酮和乙醇洗涤2次，最后于45°C下烘至恒重，即得改性交联壳聚糖有机高分子。
2.如权利要求1所述的一种去除饮用水中溴酸盐的方法，其特征在于具体包括如下步骤: (1)、改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的制备 首先，将壳聚糖完全溶解于0.lmol/L的盐酸溶液中，加热升温至50°C，得到浓度为10g/L的壳聚糖盐酸溶液； 然后，控制滴加速率为15ml/min向上述所得的壳聚糖盐酸溶液中滴加质量百分比浓度为25%的戊二醒水溶液,滴加完后加热升温至90°C,搅拌反应80min后,得到反应液；上述滴加所用的质量百分比浓度为25%的戊二醛水溶液的量，按戊二醛:壳聚糖盐酸溶液中的壳聚糖的质量比计算，即戊二醛:壳聚糖为1:1.2 ; 然后，用6mol/L氢氧化钠溶液调节上述所得的反应液的pH值为9，待出现黄色絮状沉淀后控制温度为90°C继续搅拌45min，然后过滤，所得的滤饼用蒸馏水洗涤至流出液的pH至中性，然后依次用丙酮和乙醇洗涤2次，最后于45°C下烘至恒重，即得改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料； (2)、吸附装置安装 把步骤(I)所得的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料填充在填充柱中，得到填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱，然后将填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱安装于饮用水的出水管道或贮水容器的出水口； (3)、去除水中溴酸盐 饮用水打开后，饮用水出水流经填充有改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料的吸附柱时，填充柱中的改性交联壳聚糖有机高分子吸附材料与饮用水中的溴酸盐阴离子通过氢键引力化学吸附，从而将溴酸盐从饮用水中去除。
【文档编号】B01J20/24GK103466742SQ201310439129
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】刘剑青, 施文健, 文欢欢, 冯文煊, 吴薇, 顾海欣, 王精致 申请人:上海理工大学