[发明专利]磁性纳米碳去除水中腐殖酸的方法及磁性纳米碳的再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁性纳米碳去除水中腐殖酸的方法及磁性纳米碳的再生方法。

背景技术

水体污染已成为世界范围内广泛关注的问题。腐殖酸是一种大分子天然有机物，广泛存在于自然界水体中，是饮用水源中的主要有机物。有研究表明，其含量愈高，水质卫生状况愈差。作为重要的天然配位体和载体，腐殖酸对天然水体中重金属和有机污染物的有效性、毒性及其迁移特性等许多环境问题都有影响。腐殖酸亦是微量金属的强络合剂，会使水中金属离子和微量元素含量下降，矿化度降低。而且，水体中的腐殖酸类天然有机物与重金属离子的络合反应使重金属容易保持溶解状态，并易发生随水流迁移和易为生命有机体吸收。更为严重的是，自来水厂在水的氯化消毒处理过程中，氯与水中的腐殖酸等物质反应会产生一系列氯化副产物(主要为三卤甲烷、卤乙酸等)，易造成输水系统中细菌的再度繁殖。而且，这些消毒副产物是对人体健康有害的“三致”物质(致癌、致突变、致畸)。因此，近年来对水体中腐殖酸类天然有机污染物的控制研究已成为水处理领域的热点。

腐殖酸表面包含大量的活性基团，使得腐殖酸表面带有较大的负电性，因而可能与带正电性的物质发生一系列反应。而且，不同来源的腐殖酸所含羰基、酚羟基等基团的离解难易程度存在差异，这就使得水厂常规的混凝、沉淀处理工艺对腐殖酸的去除效果十分有限。有学者发现用粉末活性炭可以显著地强化混凝对腐殖酸的去除效果，但是，粉末活性炭价格昂贵，且一次性使用、难以回收。也有学者用活性炭、麦饭石、金属氧化物等材料吸附水中腐殖酸或用臭氧、光催化剂等氧化降解腐殖酸，这些方法共同存在的问题是使用过的材料不能回收，且易对水环境造成二次污染。

发明内容

本发明是要解决现有去除水中腐殖酸的方法去除效果不好并且使用的材料昂贵、无法回收的问题，提供磁性纳米碳去除水中腐殖酸的方法及磁性纳米碳的再生方法。

本发明的磁性纳米碳去除水中腐殖酸的方法，按以下步骤进行：

一、将干燥的桔子皮与催化剂按质量比为1∶(0.5～3)的比例混合，在100℃的条件下干燥20～25h，然后放入管式炉中，在N₂气氛下600-1100℃炭化0.5～1.5h，将得到的产物在80℃去离子水中清洗1.5～2.5h，然后在100℃的条件下干燥20～25h后得到制备的磁性纳米碳；二、将步骤一制备的磁性纳米碳投加到腐殖酸溶液中，调节pH为5～13，然后在18～25℃下恒温振荡10～300min，即完成磁性纳米碳去除水中腐殖酸的方法；三、利用磁铁对步骤二中的磁性纳米碳进行回收，然后将回收的磁性纳米碳置于管式炉中，在N₂气氛下300～900℃炭化20～120min，再移入装有50mL去离子水的容器中，然后在50℃的温度下进行水浴25～35min，同时进行搅拌，再干燥后，即完成磁性纳米碳的再生方法。

本发明的磁性纳米碳去除水中腐殖酸的方法，通过控制磁性纳米碳的制备，磁性纳米碳的投量、反应温度、反应时间、反应pH等条件，可以使磁性纳米碳对水中腐殖酸有很好的去除能力，从而使磁性纳米碳适用对水环境中腐殖酸类天然有机物的消除。

本发明的磁性纳米碳的再生方法，通过以下步骤进行：利用磁铁对吸附了腐殖酸的磁性纳米碳进行回收，然后将回收的磁性纳米碳置于管式炉中，在N₂气氛下300～900℃炭化20～120min，再移入装有50mL去离子水的容器中，然后在50℃的温度下进行水浴25～35min，同时进行搅拌，再干燥后，即完成磁性纳米碳的再生方法。

本发明的磁性纳米碳再生方法，非常简单、绿色环保，可以实现资源的循环再利用，最大限度地避免了二次污染。同时，节约了处理时间和成本，在环境污染物去除方面具有潜在的应用价值。

附图说明

图1是试验1步骤一制备的磁性纳米碳的X-射线衍射谱图；

图2是试验1步骤三中再生的磁性纳米碳的X-射线衍射谱图；

图3是试验2步骤二的吸附试验结果图；

图4是试验3步骤二的吸附试验结果图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的磁性纳米碳去除水中腐殖酸的方法，按以下步骤进行：