专利名称：去除饮用水中硝基苯的方法
技术领域：
本发明涉及饮用水深度净化领域，特别涉及采用活性炭类吸附剂净化方法。
背景技术：
近年来有机化合物对水体的污染日趋严重，目前各种水体中已监测出的 2200多种有机物中，有117种被认定或被怀疑为致癌物。有毒有机污染物虽然 大多数在水中含量甚微，但对人类的危害却很大。硝基苯是一种重要的有机化工 原料，用来生产苯胺、苯胺染料、炸药、杀虫剂和药品。工业上还在生产油漆和 鞋、地板等上光剂中用硝基苯作为溶剂。由于硝基苯的广泛使用，在我国的松花 江、黄河、淮河、长江等均检出硝基苯。硝基苯是一种有毒的、疑似致癌化合物， 能导致人和动物的神经错乱、贫血、肝病和癌症。很显然，为了人们的健康，硝 基苯在水体中的污染是不能忽视的问题。
对于饮用水中微量硝基苯的去除，目前研究较少。环境科学，2002, 23(5): 67-71中的文章《03氾202氧化工艺去除水中硝基苯的研究》作者马军、石枫华 和环境科学，2005， 26 (2): 78-82中的文章《水中羟基氧化4失催化臭氧分解和 氧化痕量硝基苯的机理探讨》作者马军、张涛、陈忠林、隋铭皓、李学艳中披露 了采用03氾202氧化、羟基氧化铁催化臭氧分解去除饮用水中硝基苯的方法，但 氧化技术存在需要消耗氧化剂、操作比较复杂、可能氧化不彻底形成有毒的中间 产物等问题。
在现有的这些方法中，吸附法的工艺流程和操作较简单，去除效率也比较高。 常用的吸附材料有活性炭、硅胶、活性氧化铝等。中国给水排水,2006,22(13): l-5 中的文章《受硝基苯污染+》花江原水的应急处理工艺研究》作者陈忠林、马军等 披露了采用粉末活性炭吸附协同高锰酸盐复合药剂(PPC)强化复合铝铁(PAF)混 凝工艺去除微量硝基苯。但由于采用粉末活性炭，后续的处理和分离比较麻烦， 使处理工艺比较复杂，而且粉末活性炭往往在低浓度时吸附能力大大降低。
发明内容
本发明针对现有的粉末活性炭处理工艺复杂、粉末活性炭吸附速度较慢和不 容易脱附等缺点，提出一种吸附、脱附速度快，贿基苯去除率高的去除饮用水中 硝基笨的方法。
本发明的技术方案为 一种去除饮用水中硝基苯的方法，包括如下步骤
A) 预处理过滤去除水中的悬浮物；
B) 吸附水中微量硝基苯在温度为0 ~ 45 。C和流速为20 ~ 300 BV/h条件下， 将经过预处理的水流经装填有活性炭纤维的吸附柱，得到净化饮用水，其中BV 表示活性炭纤维吸附填充床体积；
C) 热脱附在热脱附期间以1 ~20BV/min的速度通空气，先由室温以0.5 ~ 10 。C/min的升温速度升至105 。C，保温10 ~ 150 min;再以0.5 ~ 10 。C/min升温 速度升至180 ~ 450 。C，保温10 ~ 150 min，冷至室温。
所述的去除饮用水中硝基苯的方法，其中步骤A中所述的预处理，采用聚 丙烯棉进行过滤去除水中的悬浮物。步骤B中活性炭纤维对水中微量硝基苯的 吸附量为2000 - 30000吗硝基苯/g。步骤B中水的温度为5 ~ 35 。C，流速为40 ~ 180 BV/h。步骤C所述的通空气气量为2 ~ 15 BV/min,先由室温以1 ~ 8 。C/min 的升温速度升至105 。C，保温15 ~ 120 min;再以1 ~ 8 。C/min的升温速度升至 200 ~400 。C,保温15-120 min。所用的活性炭纤维的型号选用ST-800、 ST-1000、 ST-1300、 ST隨1500、 A10或A12中任一种。
本发明的有益效果为1.操作简便，因为采用的是活性炭纤維，后续处理 简单，不需要象粉末活性炭经过后续的分离和炭渣的处理。
2. 樣支量硝基苯的去除率接近100%，由于使用了活性炭纤维作为吸附剂，而 活性炭纤维具有发达的微孔结构和巨大的比表面积，具有优良的吸附性能，特别 是对低浓度的吸附能力特别优良，即使对痕量级吸附质仍保持很高的吸附率，经 过本发明的方法处理的水中硝基苯的吸附率可以达到99%以上。
3. 经热脱附后，吸附剂可再生使用。
4. 减小吸附剂的用量和吸附塔的体积。本发明由于采用的活性炭纤维作为 吸附剂，活性炭纤维的吸附容量比颗粒活性炭大，而且活性炭纤維的吸附和脱附
速度比颗粒活性炭快几倍到几十倍，这样也就在达到相同效果、处理相同多水量 的情况下，使用本发明可以大大减小吸附剂的用量，减小了吸附塔的体积。
具体实施例方式
本发明采用的吸附剂是江苏苏通碳纤维有限公司生产的型号为ST-800、 ST-1000、 ST-1300、 ST-1500的活性炭纤维和沈阳市明宇净化设备有限公司生产 的型号为A10、 A12的活性炭纤维。
实施例1:
将含500 pg/L硝基苯的自来水先通过聚丙蜂棉过滤掉悬浮物后得到清澈的 自来水。把2.0 g型号为ST-800的活性炭纤维填充入吸附柱中(0 15x卯mm )， 活性炭纤维装填体积为12.5 cm3。将含500 ng/L硝基苯的自来水在室温下，以1 L/h流速流过活性炭纤维填充床层，自来水处理量为89 L,出水硝基苯的浓度为 1.5pg/L，硝基苯的去除率为99.7%。在热脱附期间以50mL/min的速度通空气， 先在室温以3 。C/min的升温速度升至105 。C,保温30 min;再以3 °C/min的升 温速度升至300。C,保温30min,冷至室温，活性炭纤维的脱附率为99.8%。
实施例2:
将实施例1中的吸附剂活性炭纤维改为型号为ST-IOOO、 ST-1300、 ST-1500、 A10和A12,其他处理方式同实施例l。其结果除了每批自来水处理量有所变化 外，其他如吸附效果、脱附率基本保持不变。
实施例3:
将实施例1中自来水中硝基苯的浓度变为100^g/L，其它处理方式同实施例 1，自来氷的处理量大大增加，达280L,出水硝基苯浓度为0.7ng/L,硝基苯的 去除率为99.3%;脱附率基本保持不变。
实施例4:
将含500 pg/L硝基苯的自来水先通过聚丙烯棉过滤后得到清澈的自来水。把 108g型号为ST-800的活性炭纤维填充入吸附柱中(055x330 mm)，活性炭纤维 装填体积为675cm3。将含500 pg/L硝基苯的自来水在室温下，以54 L/h流速流
过活性炭纤维填充床层，自来水处理量为4806 L,出水硝基苯浓度为2.0 pg/L, 硝基苯的去除率为99.6%。在热脱附期间以2700mL/min的速度通空气，先由室 温以3 。C/min的升温速度升至105 。C,保温30 min;再以3 。C/min的升温速度 升至300。C,保温30min,冷至室温，活性炭纤维的脱附效率为99.7%。
实施例5:
将含500昭/L硝基苯的水源水先通过聚丙烯棉过滤后得到清澈的水源水。把 2.0 g型号为ST-800的活性炭纤维填充入吸附柱中(0 15x75 mm )，活性炭纤维 装填体积为12.5 cm3。将含500ng/L硝基苯的水源水在室温下，以1 L/h流速流 过活性炭纤维填充床层，水源水处理量为75L,出水硝基苯浓度为2.5ng/L,硝 基苯的去除率为99.5%。在热脱附期间以50mL/min的速度通空气，先在室温以 3 °C/min的升温速度升至105 °C，保温30 min;再以3 °C/min的升温速度升至 300°C，保温30min，冷至室温，活性炭纤维的脱附率为99.6%。
实施例6:将实施例5中的吸附剂活性炭纤维改为型号为ST-IOOO、 ST-1300、 A10和 A12,其他处理方式同实施例5。其结果除了每批水源水处理量有所变化外，其 他如吸附效果、脱附率基本保持不变。
实施例7:
将实施例5中水源水中硝基苯的浓度变为100pg/L,其它处理方式同实施例 5，处理的水源水量达232 L，出水硝基苯浓度为0.9 pg/L，硝基苯的去除率为 99.1%;脱附率基本保持不变。
实施例8:
将含500 pg/L硝基苯的水源水先通过聚丙烯棉过滤后得到清澈的水源水。把 108g型号为ST-800的活性炭纤维填充入吸附柱中(055x330mm),活性炭纤维 装填体积为675cm3。将含500 pg/L硝基苯的水源水在室温下，以54 L/h流速流 过活性炭纤维填充床层，水源水处理量为4050L,出水竭基苯浓度为2.7pg/L, 硝基苯的去除率为99.46%。在热脱附期间以2700 mL/min的速度通空气，先由 室温以3 。C/min的升温速度升至105 。C，保温30 min;再以3 °C/min的升温速
度升至300。C，保温30min,冷至室温，活性炭纤维的脱附效率为99.5%。 实施例9
一种去除饮用水中硝基苯的方法，包括如下步骤
A) 预处理采用聚丙烯棉进行过滤去除水中的悬浮物；
B) 吸附水中孩i量硝基苯在温度为0 ~ 45 。C和流速为20 ~ 300 BV/h的条件 下，将经过预处理的水流经装填有活性炭纤维的吸附柱，得到净化饮用水；其中 温度可以为0~45oC中的任一温度，比如0。C、 60C、 15°C、 23 0C、 35°C、 45 0C 等，流速可以是20BV/h、 42BV/h、 78 BV/h、 97 BV/h、 132BV/h、 178BV/h、 268BV/h、 277BV/h、 300 BV/h等。
C) 热脱附在热脱附期间以1 ~ 20 BV/min的速度通空气，先由室温以0.5 ~
10 °C/min的升温速度升至105 。C,保温10-150 min;再以0.5 ~ 10 °C/min升温 速度升至180~450°C，保温10 150min，冷至室温。其中空气的流速可以为1 BV/min、 2BV/min、 8 BV/min、 13BV/min、 15BV/min、 20 BV/min等。由室温 升温至105 。C的升温速度可以是0.5 °C/min、 1 °C/min、 4.5 °C/min、 8 。C/min、 10 °C/min等。保温时间可以是10 min、 20 min、 45 min、 60 min、 90 min、 150 min。 然后可以以0.5°C/min、 3 °C/min、 4.5 。C/min、 6 °C/min、 10°C/min的速度升温 到180°C、 200°C、 3600C、 4000C、 450。C等温度，保温时间可以是10 min、 20 min、 40min、 80min、 120min、 150min。
所述的去除饮用水中硝基苯的方法，其中步骤A中所述的预处理。步骤B 中活性炭纤维对水中微量硝基苯的吸附量为2000 -30000吗硝基苯/g。所用的活 性炭纤維的型号选用ST-800、 ST-IOOO、 ST-1300、 ST-1500、 A10或A12中任一种。
权利要求
1.一种去除饮用水中硝基苯的方法，其特征在于包括如下步骤A)预处理过滤去除水中的悬浮物；B)吸附水中微量硝基苯在温度为0～45℃和流速为20～300BV/h的条件下，将经过预处理的水流经装填有活性炭纤维的吸附柱，得到净化饮用水；C)热脱附在热脱附期间以1～20BV/min的速度通空气，先由室温以0.5～10℃/min的升温速度升至105℃，保温10～150min；再以0.5～10℃/min升温速度升至180～450℃，保温10～150min，冷至室温。
2. 根据权利要求1所述的去除饮用水中硝基苯的方法，其特征在于步骤A 中所述的预处理，采用聚丙烯棉进行过滤去除水中的悬浮物。
3. 根据权利要求1所述的去除饮用水中硝基苯的方法，其特征在于步骤B 中活性炭纤维对水中微量硝基苯的吸附量为2000 ~ 30000吗硝基苯/g。
4. 根据权利要求1所述的去除饮用水中硝基苯的方法，其特征在于步骤B 中水的温度为5 ~ 35 。C，流速为40 ~ 180 BV/h。
5. 根据权利要求1所述的去除饮用水中硝基苯的方法，其特征在于步骤C 所述的通空气气量为2 ~ 15 BV/min，先由室温以1 ~ 8 。C/min的升温速度升至105 。C,保温15 ~ 120 min;再以1 ~ 8 。C/min的升温速度升至200 ~ 400 。C，保温15 ~ 120 min。
6. 根据权利要求1所述的去除饮用水中硝基苯的方法，其特征在于所用的 活性炭纤维的型号选用ST-800、 ST-IOOO、 ST-1300、 ST-1500、 A10或A12中任一种。
全文摘要
本发明公开了一种去除饮用水中硝基苯的方法，其工艺如下预处理将自来水或水源水进行过滤，去除水中悬浮物；吸附自来水或水源水中微量硝基苯在温度为0～45℃和流速为20～300BV/h的条件下，将自来水或水源水流经装填有活性炭纤维的吸附柱，微量硝基苯吸附在活性炭纤维上，吸附出水；热脱附在热脱附期间以1～20BV/min的速度通空气，先由室温以0.5～10℃/min的升温速度升至105℃，保温10～150min，再以0.5～10℃/min的升温速度升至180～450℃，保温10～150min，冷至室温。其显著特点是含微量硝基苯的饮用水经本发明处理后，硝基苯去除率均接近100％；采用热脱附实现活性炭纤维的再生，进行下一批次的吸附。
文档编号C02F1/58GK101186372SQ200710191648
公开日2008年5月28日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者何都良, 唐登勇, 虹 朱, 杨竹萍, 王让会, 郑有飞, 郭照冰, 马晶晶 申请人:南京信息工程大学