一種快速深度處理有機(jī)氯農(nóng)藥廢水的復(fù)合材料的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種快速深度處理有機(jī)氯農(nóng)藥廢水的復(fù)合材料，以及所述復(fù)合材料的制備和應(yīng)用。復(fù)合材料包含納米鐵和載體，二者的重量份分別為5-20重量份和80-95重量份；所述載體為活性炭纖維氈或活性炭纖維布和來(lái)源于生物的炭基材料的混合物，二者的重量比為1：9至9：1之間；所述納米鐵的直徑為約100nm。采用本發(fā)明的復(fù)合材料可快速實(shí)現(xiàn)有機(jī)氯農(nóng)藥的降解，30分鐘基本降解完全。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種快速深度處理有機(jī)氯農(nóng)藥廢水的復(fù)合材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一種用于污染物的降解材料，特別地涉及一種快速深度處理有機(jī)氯農(nóng)藥廢水的復(fù)合材料，以及所述復(fù)合材料的制備和應(yīng)用。
技術(shù)背景
[0002]有機(jī)氯農(nóng)藥主要分為以苯為原料和以環(huán)戊二烯為原料的兩大類(lèi)。以苯為原料的有機(jī)氯農(nóng)藥包括使用最早、應(yīng)用最廣的殺蟲(chóng)劑DDT、六六六、林丹、甲氧DDT、乙滴涕，還包括一些殺菌劑，如五氯硝基苯、百菌清、稻豐寧等，以及廣譜除草劑敵草隆、綠麥隆等。以環(huán)戊二烯為原料的有機(jī)氯農(nóng)藥包括作為殺蟲(chóng)劑的氯丹、七氯、硫丹、狄氏劑、艾氏劑、異狄氏劑、碳氯特靈等。此外以松節(jié)油為原料的莰烯類(lèi)殺蟲(chóng)劑、毒殺芬和以萜烯為原料的冰片基氯也屬有機(jī)氯農(nóng)藥。有機(jī)氯類(lèi)農(nóng)藥是農(nóng)藥史中使用量最大，使用歷史最長(zhǎng)的一類(lèi)農(nóng)藥，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，脂溶性強(qiáng)，殘效期長(zhǎng)(可達(dá)30~50年之久)，易在脂肪組織中蓄積，造成慢性中毒，嚴(yán)重危及人體健康。因此必須采用高效的有機(jī)氯農(nóng)藥處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行降解處理，以減少對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的惡性影響。
[0003]傳統(tǒng)水處理方法主要是利用外加反應(yīng)試劑(如Cl2、ClO2, H2O2, O3)等產(chǎn)生有效活性物種(如自由基等)與污染物反應(yīng)進(jìn)行消除，或通過(guò)吸附劑(絮凝劑、活性炭等)或過(guò)濾膜等使污染物分離轉(zhuǎn)移，很少具有選擇性，能夠有效且經(jīng)濟(jì)消除相對(duì)高濃度的一股性污染物，但對(duì)低濃度、高毒性、難降解污染物(如鹵代有機(jī)農(nóng)藥)的消除既缺乏有效性也缺乏經(jīng)濟(jì)性，常規(guī)的生化處理方法對(duì)這類(lèi)化合物基本無(wú)效。國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究人員已展開(kāi)了大量研究工作，探討了多種降 解或處理有機(jī)鹵化物途徑，其中零價(jià)金屬特別是零價(jià)鐵作為一種有效脫鹵的還原劑逐漸受到人們的關(guān)注。零價(jià)納米鐵具有比表面積大、活性高的特點(diǎn)，但是納米鐵具有易團(tuán)聚、易氧化的特征。因此采用合適的改性和負(fù)載手段可有效緩解納米鐵具有易團(tuán)聚、易氧化問(wèn)題。另外由于不同的有機(jī)氯農(nóng)藥分子的大小及極性的不同，需要設(shè)計(jì)不同特征的載體去達(dá)到對(duì)多種有機(jī)氯農(nóng)藥去除的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種快速深度處理有機(jī)氯農(nóng)藥廢水的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包含納米鐵和載體，二者的重量份分別為5-20重量份和80-95重量份；所述載體為活性炭纖維氈或活性炭纖維布和來(lái)源于生物的炭基材料的混合物，二者的重量比為9:1-1:9 ;所述納米鐵的直徑為約lOOnm。
[0005]來(lái)源于生物的炭基材料為來(lái)源于動(dòng)物糞便、動(dòng)物骨頭、植物根莖、木屑、竹炭、麥秸桿、椰殼、花生殼的炭基材料。所述來(lái)源于生物的炭基材料具有不同的孔徑特征和吸附特征，對(duì)不同特征的多種有機(jī)氯農(nóng)藥均有較好的處理效果。
[0006]優(yōu)選地，納米鐵和載體的重量份分別為8-15重量份和85-92重量份；更優(yōu)選地，納米鐵和載體的重量份分別為10-14重量份和86-90重量份；最優(yōu)選地，納米鐵和載體的重量份分別為12重量份和88重量份。[0007]優(yōu)選地，所述活性炭纖維氈或活性炭纖維布和來(lái)源于生物的炭基材料的重量比為1:1。
[0008]進(jìn)一步地，提供上述復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:采用液相還原法，按照相應(yīng)的比例，將所述納米鐵負(fù)載到載體上，隨后進(jìn)行烘干；最終負(fù)載納米鐵的活性炭纖維以氈或布的形式包裹負(fù)載納米鐵的來(lái)源于生物的炭基材料。
[0009]進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供將上述復(fù)合材料用于快速深度處理有機(jī)氯農(nóng)藥廢水的應(yīng)用，其特征在于:將上述復(fù)合材料用作水處理過(guò)濾器的濾芯材料。
[0010]所述濾芯材料為負(fù)載納米鐵的活性炭纖維以氈或布的形式包裹來(lái)源于生物的炭基材料；或者負(fù)載納米鐵的活性炭纖維碎片和負(fù)載納米鐵的來(lái)源于生物的炭基材料顆粒作為水處理過(guò)濾器的濾芯材料。
[0011]特別地，本發(fā)明復(fù)合材料用于快速深度處理敵草隆、滅草隆的農(nóng)藥廢水的應(yīng)用。所述農(nóng)藥廢水是農(nóng)藥生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水。
[0012]本發(fā)明采用活性炭纖維氈、活性炭纖維布和來(lái)源于生物的炭基材料作為載體，其利用的是活性炭纖維易工程化的特點(diǎn)(即方便制成氈、布等形式)以及不同來(lái)源生物炭基材料具有不同孔徑分布特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥類(lèi)的高效降解。同時(shí)上述納米鐵和載體的重量份，是確?；钚蕴坷w維和炭基材料之間的孔道暢通。
[0013]本發(fā)明的有益效果如下:
[0014](1)采用活性炭纖維以氈或布的形式包裹不同來(lái)源生物炭基材料，具有易工程化的特征，方便使用和再生；
[0015](2)不同來(lái)源生物炭具有不同的孔徑特征和表面基團(tuán)分布，進(jìn)而拓寬可處理有機(jī)氯農(nóng)藥的種類(lèi)；
[0016](3)納米鐵的負(fù)載可大大提高消除有機(jī)氯農(nóng)藥的特點(diǎn)，因?yàn)槲礁患耐瑫r(shí)得到高效的降解，避免了單純吸附所具有的飽和效應(yīng)；
[0017](4)生物炭來(lái)源于動(dòng)物糞便、動(dòng)物骨頭、植物根莖、木屑、竹炭、麥秸桿、椰殼、花生殼等廢棄物，具有廢物利用、節(jié)能減排、成本低的特征；
[0018](5)采用本發(fā)明的復(fù)合材料可快速實(shí)現(xiàn)有機(jī)氯農(nóng)藥的降解，30分鐘基本降解完全。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0019]圖1:本發(fā)明復(fù)合材料對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥敵草隆的降解性能曲線。
[0020]圖2:本發(fā)明復(fù)合材料降解敵草隆反應(yīng)前后的紫外吸收光譜(I反應(yīng)前；2反應(yīng)后)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了理解本發(fā)明，下面以實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不限制本發(fā)明。
[0022]實(shí)施例1:水體中有機(jī)氯農(nóng)藥敵草隆的高效去除
[0023]對(duì)袋狀的黏膠基活性炭纖維氈(20克)和來(lái)源于椰殼的生物炭顆粒(20克)即按
I:1的配比加入到IOOmL的硫酸亞鐵(0.1moI/L)水溶液中，攪拌，慢滴入0.lmol/L的NaBH4水溶液IOOmL,并通高純氮?dú)獗Ｗo(hù)。過(guò)濾，干燥，并將生物炭顆粒裝入袋形狀的黏膠基活性炭纖維氈中，封好，制得本發(fā)明的復(fù)合材料，將制得的水處理材料，放入敵草隆水溶液中，振蕩，每隔5分鐘取樣分析敵草隆的降解情況。
[0024]為了與單獨(dú)使用納米鐵，單獨(dú)使用載體，以及載體單獨(dú)為活性炭纖維或椰殼生物炭顆粒進(jìn)行對(duì)比，特設(shè)置如下對(duì)照:納米鐵材料(往IOOmL的硫酸亞鐵(0.lmol/L)水溶液中，攪拌，慢滴入0.lmol/L的NaBH4水溶液IOOmL,并通高純氮?dú)獗Ｗo(hù)下制備。產(chǎn)物首先被磁鐵分離(傾析)，然后再用無(wú)水乙醇洗滌，抽濾，最后置于真空干燥器中干燥保存，產(chǎn)物為納米鐵)；活性炭纖維(40克)；椰殼生物炭顆粒(40克)以及活性炭纖維(20克)/椰殼生物炭顆粒(20克)混合材料處理敵草隆水溶液效果作比較，結(jié)果見(jiàn)圖1。圖1結(jié)果表明本發(fā)明的復(fù)合材料具有高效快速消除敵草隆的性能，敵草隆在60分鐘內(nèi)被基本降解完畢。圖2為本發(fā)明復(fù)合材料降解敵草隆反應(yīng)前后的紫外吸收光譜，結(jié)果表明降解產(chǎn)物為可常規(guī)生化處理的苯胺。
[0025]實(shí)施例2:水體中有機(jī)氯農(nóng)藥滅草隆的高效去除
[0026]將活性炭纖維小塊(50克，直徑0.5cm左右)和來(lái)源于麥秸桿的生物炭顆粒(150克)按1:3的重量比(加入到400mL的0.lmol/L的硫酸亞鐵水溶液中，攪拌，慢滴入 0.lmol/L的NaBH4水溶液400mL，，并通高純氮?dú)獗Ｗo(hù)。過(guò)濾，干燥，并將活性炭纖維和生物炭顆粒充分混合，作為水處理過(guò)濾器的濾芯材料填充到過(guò)濾柱中。將有機(jī)氯農(nóng)藥滅草隆廢水通過(guò)進(jìn)水口通過(guò)濾柱，出口處為含易生化降解苯胺水，后接生化處理裝置，即可得凈水。
[0027]本發(fā)明的一種快速深度處理有機(jī)氯農(nóng)藥廢水的復(fù)合材料已經(jīng)通過(guò)具體的實(shí)例進(jìn)行了描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可借鑒本
【發(fā)明內(nèi)容】
，適當(dāng)改變?cè)?、工藝條件等環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的其它目的，其相關(guān)改變都沒(méi)有脫離本發(fā)明的內(nèi)容，所有類(lèi)似的替換和改動(dòng)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，都被視為包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種快速深度處理有機(jī)氯農(nóng)藥廢水的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包含納米鐵和載體，二者的重量份分別為5-20重量份和80-95重量份；所述載體為活性炭纖維氈或活性炭纖維布和來(lái)源于生物的炭基材料的混合物，二者的重量比為1:9至9:1之間；所述納米鐵的直徑為約lOOnm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于，來(lái)源于生物的炭基材料為來(lái)源于動(dòng)物糞便，動(dòng)物骨頭，植物根莖，木屑、竹炭、麥秸桿、椰殼或花生殼的炭基材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于，納米鐵和載體的重量份分別為8-15重量份和85_92重量份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于，納米鐵和載體的重量份分別為10-14重量份和86_90重量份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于，納米鐵和載體的重量份分別為12重量份和88重量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于，作為載體的活性炭纖維氈或活性炭纖維布和來(lái)源于生物的炭基材料的重量比為1:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，采用液相還原法，按照相應(yīng)的比例，將所述納米鐵負(fù)載到載體上，隨后進(jìn)行烘干；最終負(fù)載納米鐵的活性炭纖維以氈或布的形式包裹負(fù)載納米鐵的來(lái)源于生物的炭基材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的復(fù)合材料用于快速深度處理有機(jī)氯農(nóng)藥廢水的應(yīng)用，其特征在于:將上述復(fù)合材料用作水處理過(guò)濾器的濾芯材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的應(yīng)用，其特征在于:所述濾芯材料為負(fù)載納米鐵的活性炭纖維以氈或布的形式包裹負(fù)載納米鐵的來(lái)源于生物的炭基材料；或者負(fù)載納米鐵的活性炭纖維碎片和負(fù)載納米鐵生物炭基材料顆粒作為水處理過(guò)濾器的濾芯材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的應(yīng)用，其特征在于:所述復(fù)合材料用于快速深度處理敵草隆、滅草隆的農(nóng)藥廢水的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C02F1/28GK103787430SQ201410025144
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】裴克梅, 楊生茂, 黃凱, 王偉民 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)