一種凈水廠污泥去除水中有機(jī)磷農(nóng)藥的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型的有機(jī)磷農(nóng)藥吸附劑——凈水廠污泥，屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】。其特征在于將脫水、風(fēng)干及研磨和混勻后的凈水廠污泥，以一定固液比投加到一定濃度有機(jī)磷農(nóng)藥水溶液中，考察吸附量隨時間的變化，并確定吸附平衡時間。同時進(jìn)一步考察吸附平衡后，凈水廠污泥對水中不同濃度有機(jī)磷農(nóng)藥吸附量與去除率，以此探明凈水廠污泥對有機(jī)磷農(nóng)藥的吸附能力。利用凈水廠污泥吸附水中有機(jī)磷農(nóng)藥的方法簡單、成本低廉、環(huán)境友好且吸附效果優(yōu)異，同時解決了凈水廠污泥處置與有機(jī)磷農(nóng)藥水污染問題。
【專利說明】一種凈水廠污泥去除水中有機(jī)磷農(nóng)藥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為以凈水廠污泥作為吸附劑去除水體中有機(jī)磷農(nóng)藥。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)磷農(nóng)藥是一類在全球范圍內(nèi)廣泛使用的殺蟲劑和除草劑，現(xiàn)已成為我國農(nóng)藥市場的主體，2010年我國農(nóng)藥的總產(chǎn)量為226.22萬噸，其中有機(jī)磷農(nóng)藥占80%。由于有機(jī)磷農(nóng)藥易于降解，殘留期短，長期以來，其被認(rèn)為是一類對人體和水生生物相對安全的農(nóng)藥，然而，近年來關(guān)于有機(jī)磷農(nóng)藥的毒害作用被不斷的報道，例如，毒死蜱可誘發(fā)乳腺癌、阻礙中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，且即使在低劑量下(5.4mg/kg，1/25LD50)其對肝臟也具有毒害作用:草甘膦對兩棲動物和水生無脊椎動物存在顯著的毒害作用，其對人體DNA和溶酶體的損害以及內(nèi)分泌的干擾也被許多研究所證實。過多使用有機(jī)磷農(nóng)藥導(dǎo)致其在地表水甚至地下水中被頻繁檢出，水環(huán)境中有機(jī)磷農(nóng)藥的存在為水生生物和人類帶來了巨大的生存危機(jī)和健康風(fēng)險。
[0003]基于有機(jī)磷農(nóng)藥污染現(xiàn)狀及其毒性新發(fā)現(xiàn)，許多研究者開始致力于有效去除水體有機(jī)磷農(nóng)藥方法的研究。目前，一般采用生物法、催化法、高級氧化法以及吸附法等去除水體中有機(jī)磷農(nóng)藥。王道勝等(申請?zhí)?01110264880.X)公開了利用混合菌株降解有機(jī)磷農(nóng)藥，蔣建東等(申請?zhí)?01010204252.8)公開了一株廣譜有機(jī)磷農(nóng)藥基因工程菌株，陳皓琳(申請?zhí)?00910251070.3)制備出負(fù)載了 Ti02的活性炭纖維光催化復(fù)合材料降解有機(jī)磷農(nóng)藥，王君(申請?zhí)?00410050460.1)公開了采用超聲波快速降解有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，張英民等(申請?zhí)?01020286621.8)公開了由光助芬頓氧化反應(yīng)器、稀釋調(diào)節(jié)與循環(huán)式活性污泥反應(yīng)器三部分組成的有機(jī)磷農(nóng)藥 樂果廢水處理裝置。與以上處理方法相比，吸附法處理量大、費用低且易于應(yīng)用，因此，制備高效廉價的農(nóng)藥吸附材料成為緩解水體農(nóng)藥污染的研究熱點。任重等(申請?zhí)?01210045165.1)公開了負(fù)載三價鐵的蒙脫石去除有機(jī)磷除草劑草甘膦的方法，周奇迪(申請?zhí)?00910142101.1)以活性碳、腐植酸、聚乙烯和發(fā)孔劑為原料制備了有機(jī)磷農(nóng)藥過濾介質(zhì)，郜洪文等(申請?zhí)?01110400037.X)公開了用于吸附富集有機(jī)磷農(nóng)藥的磁性材料的制備方法，邊博等(申請?zhí)?01210269086.9)將農(nóng)村有機(jī)廢棄物組合配料通過超臨界反應(yīng)制備出生物碳質(zhì)吸附劑，以此去除稻田排水中的殘留農(nóng)藥。
[0004]凈水廠污泥是給水處理廠產(chǎn)生的安全副產(chǎn)物，在全球范圍內(nèi)產(chǎn)生量巨大，主要由鐵鋁絮凝劑及原水中攜帶的膠體和有機(jī)質(zhì)組成。由于凈水廠污泥中鐵鋁含量較高，其對許多無機(jī)陰離子型污染物具有較強(qiáng)吸附性能，可作為磷吸附劑和底泥磷釋放掩蔽劑等應(yīng)用于水處理中(201210017066.2 ;201210033953.9)。相比之下，凈水廠污泥對有機(jī)污染物的吸附能力關(guān)注較少。由于凈水廠污泥含有一定量有機(jī)質(zhì)，且比表面積大，其對有機(jī)污染物也應(yīng)具有一定吸附能力。因此，在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出以凈水廠污泥作為吸附劑去除水體中有機(jī)磷農(nóng)藥。本發(fā)明分別以全球使用量最大的有機(jī)磷殺蟲劑和除草劑——毒死蜱和草甘膦作為研究對象，驗證了凈水廠污泥對有機(jī)磷農(nóng)藥的高吸附能力。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種水體中有機(jī)磷農(nóng)藥的新型吸附劑一凈水廠污泥，從而為解決水體有機(jī)磷農(nóng)藥污染控制與凈水廠污泥資源化利用問題提供參考。
[0006]利用凈水廠污泥吸附材料去除水體中有機(jī)磷農(nóng)藥的具體技術(shù)方案如下:將凈水廠污泥經(jīng)干化、破碎、研磨和混勻；以一定固液比將凈水廠污泥投加到有機(jī)磷農(nóng)藥污染水體中，室溫振蕩，吸附平衡后，將混合液離心，取上清液測定有機(jī)磷農(nóng)藥濃度。根據(jù)有機(jī)磷農(nóng)藥水體中初始濃度與吸附后上清液中濃度，計算凈水廠污泥對有機(jī)磷農(nóng)藥的吸附量與去除率。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果體現(xiàn)在:
[0008]I)以凈水廠污泥作為有機(jī)磷農(nóng)藥吸附劑，原料價廉易得，水處理成本低；
[0009]2)凈水廠污泥對離子型和非離子型有機(jī)磷農(nóng)藥皆具有較強(qiáng)的吸附能力，水處理效
率聞;
[0010]3)同時解決了凈水廠污泥的處置處理與有機(jī)磷農(nóng)藥污染控制問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限制。在附圖中:
[0012]圖1為本發(fā)明實施例中凈水廠污泥對毒死蜱和草甘膦的吸附動力學(xué)曲線；
[0013]圖2為本發(fā)明實施例中凈水廠污泥對水中不同濃度毒死蜱吸附量與去除率；
[0014]圖3為本發(fā)明實施例中凈水廠污泥對水中不同濃度草甘膦吸附量與去除率。
【具體實施方式】
[0015]下面以具體實施例來說明凈水廠污泥對水體中有機(jī)磷農(nóng)藥的吸附能力。
[0016]以北京市某凈水廠污泥為原料，該污泥中有機(jī)質(zhì)含量為107mg/g。凈水廠污泥經(jīng)干化、破碎、研磨、混勻，過100目篩。
[0017]稱取20mg凈水廠污泥樣品于玻璃瓶內(nèi)，并分別加入到40mL —定濃度的毒死蜱和草甘膦溶液中，搖勻后置于轉(zhuǎn)速為150r/min的恒溫?fù)u床中振蕩，分別在15min、30min、lh、2h、4h、6h、8h、12h、18h、24h、36h 及 48h 取出樣品，溶液經(jīng) 4000r/min 離心 15min 后，利用高效液相色譜儀測定上清液中毒死蜱和草甘膦濃度。根據(jù)初始水溶液與上清液中毒死蜱和草甘膦濃度的變化，計算凈水廠污泥對這兩種有機(jī)磷農(nóng)藥的吸附量，作出凈水廠污泥對毒死蜱和草甘膦的吸附量隨時間的變化曲線(圖1)，由此曲線確定吸附平衡所需時間為36h。
[0018]準(zhǔn)確稱取20mg凈水廠污泥樣品于玻璃瓶內(nèi)，分別加入40mL且pH呈中性的不同濃度草甘膦溶液(5-75mg/L)和毒死蜱。由于毒死蜱在水中的溶解度為1.2mg/L，本實施案例中毒死蜱濃度為0.1-0.8mg/L，其中助溶劑甲醇的量小于0.1% (v/v)。將樣品搖勻后置于轉(zhuǎn)速為150rpm的恒溫?fù)u床中振蕩，根據(jù)動力學(xué)實驗確定的吸附平衡時間，吸附達(dá)到平衡后取出樣品，溶液經(jīng)4000r/min離心15min后，分別測定上清液中毒死蜱和草甘膦濃度。根據(jù)初始水溶液與上清液中毒死蜱和草甘膦濃度的變化，計算凈水廠污泥對這兩種有機(jī)磷農(nóng)藥的吸附量與去除率(圖2與圖3)。[0019]本發(fā)明實施案例中，凈水廠污泥對水中0.1-0.8mg/L濃度范圍內(nèi)毒死蜱的去除率為高達(dá)91%，吸附量可達(dá)1248mg/kg。凈水廠污泥對水中草甘膦(5_75mg/L)的吸附量可達(dá)44mg/g，去除率高達(dá)90%?？梢姡瑑羲畯S污泥對水中離子型與非離子型有機(jī)磷農(nóng)藥皆具有強(qiáng)吸附能力。
[0020]需要強(qiáng)調(diào)的是，上述實施例雖然對本發(fā)明作了比較詳細(xì)的說明，但是這些說明只是對本發(fā)明說明性的，而不是對發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實質(zhì)精神內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù) 范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.利用凈水廠污泥吸附水中有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于:經(jīng)脫水風(fēng)干的凈水廠污泥對水中離子型與非離子型有機(jī)磷農(nóng)藥具有強(qiáng)吸附能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈水廠污泥吸附水中有機(jī)磷的方法，其特征在于凈水廠污泥經(jīng)搗碎后，過100目篩，以1:2000固液比投加到有機(jī)磷農(nóng)藥水溶液中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈水廠污泥吸附水中有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于凈水廠污泥與有機(jī)磷農(nóng)藥毒死蜱和草甘膦吸附平衡所需時間為36h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈水廠污泥吸附水中有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于對于疏水性非離子型有機(jī)磷農(nóng)藥毒死蜱，水溶液中助溶劑量小于0.1 %。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈水廠污泥吸附水中有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于對于離子型有機(jī)磷農(nóng)藥草甘膦，在P·H呈中性條件下，吸附量可達(dá)44mg/g。
【文檔編號】C02F101/30GK103848471SQ201310392594
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】裴元生, 趙媛媛 申請人:北京師范大學(xué)