一種去除腐殖酸的混凝劑及合成方法
【專利摘要】一種去除腐殖酸的混凝劑，通過以下方法得到：1)碳納米管洗凈烘干；2)AlCl3溶液中加入堿，制備堿化度為2.0的聚合氯化鋁溶液；3)在步驟2的聚合氯化鋁溶液中按每60ml1.0mol/L的AlCl3溶液加入1-2g碳納米管的比例加入碳納米管進行反應(yīng)。本發(fā)明還公開了制備上述混凝劑的方法。本發(fā)明將聚合氯化鋁(PACl)合成在碳納米管表面，提高了混凝劑對pH值的適應(yīng)能力，并且利用碳納米管對腐殖酸良好的吸附能力，提高了混凝去除腐殖酸的效率。本發(fā)明的操作方法簡單、易行、原料易得、成本低廉，可以在實際工作中得到廣泛的應(yīng)用。
【專利說明】-種去除腐殖酸的混凝劑及合成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種混凝劑，具體地涉及一種具有高效去除腐殖酸效果的混凝劑。
[0002] 本發(fā)明還涉及制備上述混凝劑的方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 腐殖酸是廣泛存在于天然水體中的有機物，其占據(jù)了天然水體40% -50%的溶解 性有機碳源，是飲用水中消毒副產(chǎn)物的重要前驅(qū)物質(zhì)，因此，如何有效去除飲用水源中的腐 殖酸，是保證飲用水水質(zhì)安全的重要工作。
[0004] 目前針對腐殖酸的去除方法包括混凝、吸附、膜分離等。其中吸附由于其操作簡便 W及成本低廉得到了廣泛的使用。針對水體中污染物的去除應(yīng)用的吸附材料包括粉末活性 炭、殼聚糖、碳納米管等。
[0005] 碳納米管與其他材料相比，具有較大的長徑比、耐強酸、強堿等優(yōu)勢。此外，其內(nèi)部 的孔腔及多層碳管間的間隙使碳納米管對有機物具有良好的吸附性。
[0006] 在水廠混凝過程中，形成的絮體在經(jīng)過水流較為瑞急的區(qū)域時會發(fā)生破碎，破碎 后的絮體的沉降性下降，許多研究結(jié)果表明，絮體破碎后不可完全恢復(fù)。徐慧等發(fā)現(xiàn)鉛系混 凝劑形成的絮體，只能表現(xiàn)出有限的再絮凝能力，該表明絮體破碎過程具有顯著的不可逆 性。有研究表明，當(dāng)抑值處于中性范圍內(nèi)時，混凝劑中存在的納米材料對慢攬結(jié)束后絮體 的粒徑無明顯影響，但是當(dāng)絮體破碎后，體系中存在的納米材料對絮體的恢復(fù)具有重要的 影響。目前針對鉛系或鐵系混凝劑處理腐殖酸溶液過程中的絮體破碎與再生長過程研究的 較充分，但是針對碳納米管改性聚合氯化鉛（PACl)處理腐殖酸溶液的過程研究較少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種具有高效去除腐殖酸效果的混凝劑。
[0008] 本發(fā)明的又一目的是提供一種制備上述混凝劑的方法。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的去除腐殖酸的混凝劑，可W通過W下方法得到：
[0010] 1)碳納米管洗凈烘干；
[0011] 2) Aicis溶液中加入堿，制備堿化度為2.0的聚合氯化鉛溶液；
[0012] 3)在步驟2的聚合氯化鉛溶液中按每60mll. Omol/L的AlCls溶液加入l-2g碳納 米管的比例加入碳納米管進行反應(yīng)，優(yōu)選的碳納米管比例為1. 5-2g。
[0013] 本發(fā)明提供的制備上述混凝劑的方法，主要步驟如下：
[0014] 1)碳納米管清洗烘干；
[0015] 2) Aicis溶液中加入堿，制備堿化度為2. 0的聚合氯化鉛溶液；
[0016] 3)在步驟2的聚合氯化鉛溶液中按每60mll. Omol/L的AlCls溶液加入l-2g碳納 米管的比例加入碳納米管進行反應(yīng)，優(yōu)選的碳納米管比例為1. 5-2g。
[0017] 所述的方法中，步驟1)中碳納米管的清洗過程包括在0. Imol/L鹽酸溶液中浸泡 為2化，利用超純水清洗碳納米管至中性，鼓風(fēng)干燥溫度在4(TC，鼓風(fēng)時間2化。
[0018] 所述的方法中，步驟2)的堿為Na2C〇3。
[0019] 所述的方法中，步驟2)的聚合氯化鉛溶液置于8(TC的烘箱中反應(yīng)16h。
[0020] 所述的方法中，步驟3)的反應(yīng)是于8(TC的烘箱中反應(yīng)16h。
[0021] 本發(fā)明的特點是：
[0022] 1)在混凝劑中引入了具有良好腐殖酸去除能力的碳納米管，在混凝過程中發(fā)揮了 碳納米管的吸附能力。
[0023] 2)操作方法簡單易行，原料易得，成本低廉，實際應(yīng)用的可能性較大。
[0024] 3)復(fù)配合成后的混凝劑具有良好的腐殖酸去除能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[00巧]圖1為本發(fā)明的混凝劑合成過程示意圖。
[0026] 圖2中A是改性后碳納米管掃描電鏡圖，B是能譜分析圖。
[0027] 圖3中A是碳納米管改性前后紅外光譜表征，B是拉曼光譜表征。
[002引圖4是不同DOC含量下碳納米管的含量對DOC去除率的影響，其中A的抑為5. 0， B的抑為7. 5, C的抑為9.0。
[0029] 圖5是不同混凝條件下絮體粒徑變化。

【具體實施方式】。
[0030] 實施例1
[0031] 本發(fā)明的具有較高腐殖酸去除率的混凝劑W及制備方法，是通過碳納米管與Al 系混凝劑的復(fù)配，發(fā)揮碳納米管高效吸附腐殖酸的能力，提高混凝過程對腐殖酸的去除率， 為保證良好的出水水質(zhì)提供技術(shù)支持。
[0032] 上述制備方法包括W下步驟：
[0033] 1)將購買的碳納米管利用0. Imol/L鹽酸浸泡2化，去除碳納米管表面的雜質(zhì)，利 用超純水清洗碳納米管至中性，烘干備用；
[0034] 2)配制1. Omol/L的AlCls溶液，加入堿，本實施例是W化2〇)3為例，將混合液放入 反應(yīng)蓋中置于8(TC的烘箱中反應(yīng)16h，制備堿化度為2. 0的PACl溶液（記作PACl (0)); [00巧]3)在步驟2的聚合氯化鉛溶液中按每60mll. Omol/L AlCls溶液加入l-2g (優(yōu)選 為1.5-2g)碳納米管的比例加入碳納米管進行反應(yīng)，得到碳納米管改性PACl的混凝劑。 [003引 實施例2
[0037] 為進一步說明本發(fā)明W碳納米管改性PACl為混凝劑處理腐殖酸溶液的效果，考 察了不同抑值、不同碳納米管含量、不同DOC含量下的混凝過程，W期得到碳納米管改性 PACl處理腐殖酸的混凝特性。
[0038] 為了考察不同碳納米管含量對混凝過程的影響，在60. Oml的AlCls溶液中同時加 入0. 25g、0. 50g、l. 0g、l. 5g、2. Og的碳納米管，然后加入與制備PACl (0)相同量的崎哪， 同樣將混合液放入反應(yīng)蓋中置于8(TC的烘箱中反應(yīng)16h，制備含有不同碳納米管含量的 PACl，分別記作 PACl (1)、PACl (2)、PACl (3)、PACl (4)、PACl 巧），堿化度控制在 2. 0, W便與 不含碳納米管的PACl對比。將制備的混凝劑利用化rron法進行表征，測定其中的Al形態(tài)。
[0039] 不同碳納米管含量條件下Al形態(tài)見表1。
[0040] 表 I
[0041]

【權(quán)利要求】
1. 一種去除腐殖酸的混凝劑，通過以下方法得到： 1) 碳納米管洗凈烘干； 2. A1C13溶液中加入堿，制備堿化度為2. 0的聚合氯化鋁溶液； 3) 在步驟2的聚合氯化鋁溶液中按每60mll. Omol/L的A1C13溶液加入l-2g碳納米管 的比例加入碳納米管進行反應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝劑，其中，步驟3)中碳納米管的比例為1.5-2g。
3. 制備權(quán)利要求1所述混凝劑的方法，主要步驟如下： 1) 碳納米管清洗烘干； 2. A1C13溶液中加入堿，制備堿化度為2. 0的聚合氯化鋁溶液； 3) 在步驟2的聚合氯化鋁溶液中按每60ml 1. Omol/L的A1C13溶液加入l-2g碳納米管 的比例加入碳納米管進行反應(yīng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，步驟1)中碳納米管的清洗過程包括在O.lmol/L 鹽酸溶液中浸泡為24h，利用超純水清洗碳納米管至中性，鼓風(fēng)干燥溫度在40°C，鼓風(fēng)時間 24h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，步驟2)的堿為Na2C03。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，步驟2)的聚合氯化鋁溶液置于80°C的烘箱中反 應(yīng) 16h。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，步驟3)的反應(yīng)是于80°C的烘箱中反應(yīng)16h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，步驟3)中碳納米管的比例為1.5-2g。
【文檔編號】C02F1/52GK104261543SQ201410548566
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】王東升, 肖峰, 徐慧, 葛茂發(fā), 于曉琳, 姜巍, 康東娟 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心, 中國科學(xué)院化學(xué)研究所