全氟化合物降解滤柱及其制备方法和全氟化合物降解装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理技术领域，涉及一种全氟化合物降解滤柱及其制备方法和全氟化合物降解装置。
【背景技术】
[0002]全氟化合物是有机化合物分子中的氢部分或全部被氟取代而形成C-F键的化合物，由于其属于持久性的有机污染物而不易被降解，因此如何有效地降解全氟化合物就成为重要的研究课题。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明的第一个目的在于提供一种能够降解全氟化合物的炭基纳米零价铁。
[0004]本发明的第二个目的在于提供一种上述的炭基纳米零价铁的制备方法。
[0005]本发明的第三个目的在于提供一种含有该炭基纳米零价铁的全氟化合物降解滤柱，其能够对废水中的全氟化合物进行降解，从而起到净化废水的作用。
[0006]本发明的第四个目的在于提供一种用于生产上述的全氟化合物降解滤柱的装置。
[0007]本发明的第五个目的在于提供一种利用上述的装置来生产全氟化合物降解滤柱的方法。
[0008]本发明的第六个目的在于提供一种含有上述的全氟化合物降解滤柱的全氟化合物降解装置。
[0009]本发明的第七个目的在于提供一种使用该全氟化合物降解装置对废水进行处理的方法。
[0010]本发明的第八个目的在于提供一种用于使失效的全氟化合物降解滤柱的降解能力再生的全氟化合物降解滤柱再生系统。
[0011]本发明的第九个目的在于提供一种使用该全氟化合物降解滤柱再生系统使失效的全氟化合物降解滤柱的降解能力再生的方法。
[0012]为达到上述目的，本发明的解决方案是:
[0013]〈炭基纳米零价铁的制备方法〉
[0014]一种炭基纳米零价铁的制备方法，其包括如下步骤:
[0015](I)、将活化后的活性炭浸润在开放的循环流动的无机铁盐溶液中并维持该活化后的活性炭的浸润温度为50-90°C的恒温，待无机铁盐溶液蒸发完毕后将所得产物用水清洗5-1Omin，得到炭基纳米轻基铁；
[0016](2)、将步骤(I)所得的炭基纳米羟基铁浸润在循环流动的水中并维持该炭基纳米羟基铁的浸润温度为50-90°C的恒温，将硼氢化物溶液以0.5-1.5L/h的流量加入炭基纳米羟基铁中，补加至少一次水后，得到炭基纳米零价铁。
[0017]其中，在步骤(I)中，无机铁盐溶液中的无机铁盐的浓度为10_40g/L，无机铁盐与活化后的活性炭的质量比为1: (1-5)。
[0018]在步骤(I)中，活化后的活性炭的制备方法为:将颗粒活性炭与去离子水混合后加热至去离子水呈沸腾状态，保持该沸腾状态20- 30min，自然冷却至室温并继续放置5-Sh，去掉上层液体后用去离子水超声清洗沉淀2-4遍，于110-130°C干燥至恒重，得到活化后的活性炭;和/或，
[0019]在步骤(I)中，无机铁盐为FeSO4.7H20、FeCl3.7H20、FeCl2.4H20和Fe2(SO4)3.9H20中的任意一种。
[0020]在步骤(2)中，硼氢化物溶液中硼氢化物的浓度为0.8-2.0g/L，硼氢化物与无机铁盐的质量比为1: (1-5)。炭基纳米零价铁是在炭基纳米羟基铁的基础上通过加硼氢化物溶液在热水循环并且溶解氧特别低的条件下还原水中炭基上的羟基铁而得到的。
[0021 ]〈炭基纳米零价铁〉
[0022 ] 一种炭基纳米零价铁，其由如上述的制备方法制备而成。
[0023]〈失活的炭基纳米零价铁的激活方法〉
[0024]—种对失活的炭基纳米零价铁进行激活的方法，包括如下步骤:
[0025]将失活的炭基纳米羟基铁置于50_90°C的恒温环境中，以0.5_1.5L/h的流量加入硼氢化物溶液，并使该硼氢化物溶液循环流经失活的炭基纳米羟基铁，反应一段时间后，得到激活后的炭基纳米零价铁。
[0026]因为炭基纳米零价铁在使用一段时间后，在有氧环境中很容易氧化失效，为了再次提高其活性，可以在热环境中加入硼氢化钠，以便重新生成纳米零价铁，从而恢复其活性，使其可再次活化过硫酸盐或次氯酸钠以降解全氟化合物。上述的硼氢化物溶液中硼氢化物的浓度为0.8-2.0g/L，
[0027]〈全氟化合物降解滤柱〉
[0028]—种全氟化合物降解滤柱，其包括柱体和填充在柱体中的滤料，滤料为上述的炭基纳米零价铁。
[0029]〈全氟化合物降解滤柱的生产装置〉
[0030]—种用于生产上述的全氟化合物降解滤柱的装置，其包括:至少一根柱体、为柱体提供恒温的恒温部件、用于实现无机铁盐溶液或水循环流动的循环部件、用于储存无机铁盐溶液的第一存储容器、用于储存水的第二存储容器以及用于将硼氢化物溶液以0.5-1.5L/h的流量加入到循环流动的水中的流量计。
[0031]其中，柱体内填充有活化后的活性炭，柱体的顶端开口为敞口；循环部件包括循环管道和蠕动栗，循环管道将蠕动栗和柱体与第一存储容器或第二存储容器依次连接以形成循环回路。
[0032]恒温部件所维持恒温的温度为50-90°C，其是一种热装置，可为浸润在活化后的活性炭上的无机铁盐提供蒸发动力，也可以在硼氢化物溶液还原炭基上的羟基铁的过程中起到除氧的作用。。
[0033]〈全氟化合物降解滤柱的生产方法〉
[0034]—种使用上述的生产装置来生产全氟化合物降解滤柱的方法，其包括如下步骤:
[0035](I)、将恒温部件调至50_90°C，采用循环管道将蠕动栗、柱体和第一存储容器依次连接形成循环回路，使第一存储容器内储存的无机铁盐溶液在该循环回路中循环流动；
[0036](2)、待无机铁盐溶液蒸发完毕后，采用循环管道将蠕动栗、柱体和第二存储容器依次连接形成循环回路，使第二存储容器内存储的水在该循环回路中循环流动5-10min;
[0037](3)、采用流量计将硼氢化物溶液以0.5-1.5L/h的流量加入到循环流动的水中，待第二存储容器内存储的水蒸发完毕后补加至少一次水，得到全氟化合物降解滤柱。
[0038]其中，在步骤(3)中，硼氢化物溶液中硼氢化物的浓度可以为0.8 - 2.0g/L。
[0039]在步骤(3)中，硼氢化物与无机铁盐溶液中所含的无机铁盐的质量比为1:(1-5)。
[0040]在步骤(3)中，硼氢化物为硼氢化钾或硼氢化钠。
[0041 ]〈全氟化合物降解滤柱的激活方法〉
[0042]—种失活的全氟化合物降解滤柱的激活方法，其包括如下步骤:
[0043](1)、采用恒温部件为失活的全氟化合物降解滤柱提供50-90°C的恒温；
[0044](2)、采用循环管道将全氟化合物降解滤柱与储存有硼氢化物溶液的容器连接成循环回路，采用流量计控制硼氢化物溶液的流动速率，循环流动一段时间后，得到激活后的全氟化合物降解滤柱。
[0045]其中，在步骤(2)中，硼氢化物溶液中硼氢化物的浓度为0.8-2.0g/L，流量为0.5-1.5L/ho
[0046]〈全氟化合物降解装置〉
[0047]全氟化合物降解装置，其包括:至少一根上述的全氟化合物降解滤柱、为全氟化合物降解滤柱提供恒温的恒温部件以及至少驱动含有全氟化合物的溶液和自由基溶液循环流经全氟化合物降解滤柱的蠕动栗。
[0048]其中，上述的全氟化合物可以为全氟辛烷磺酸或全氟辛酸。含有全氟化合物的溶液中全氟化合物的浓度可以为0-500mg/L，优选为100-300mg/L。自由基溶液可以为次氯酸钠溶液或过硫酸钠溶液。自由基溶液中自由基的浓度可以为40-100mg/L。含有全氟化合物的溶液和自由基溶液的流量可以为0.05-0.lL/min。恒温部件可以为恒温水浴箱。恒温的温度可以为50-90°C。
[0049]〈废水的处理方法〉
[0050]—种使用上述的全氟化合物降解装置对废水进行处理的方法，其包括如下步骤:
[0051](1)、将恒温部件调至50_90°C，使全氟化合物降解滤柱维持恒温；
[0052](2)、采用蠕动栗将含有全氟化合物的溶液和自由基溶液以一定的流量从全氟化合物降解滤柱的一端栗入，使之经过全氟化合物降解滤柱并从其另一端流出，然后再次流入该全氟化合物降解滤柱的一端，循环流动2_5h后停止。
[0053]其中，在步骤(2)中，全氟化合物可以为全氟辛烷磺酸或全氟辛酸。
[0054]在步骤(2)中，含有全氟化合物的溶液的栗入流量可以为0.05- 0.1 L/min。
[0055]〈全氟化合物降解滤柱再生系统〉
[0056]—种全氟化合物降解滤柱再生系统，其包括:至少一根上述的全氟化合物降解滤柱、为全氟化合物降解滤柱提供恒温的恒温部件以及蠕动栗，蠕动栗使含有全氟化合物的溶液和自由基溶液循环通过全氟化合物降解滤柱，或者使硝酸水溶液、氢氧化钠溶液和去离子水依次循环通过全氟化合物降解滤柱。
[0057]〈全氟化合物降解滤柱的再生方法〉
[0058]一种使用上述的全氟化合物降解滤柱再生系统使全氟化合物降解滤柱再生的方法，其包括如下步骤:
[0059](1)、将恒温部件调至50_90°C，使全氟化合物降解滤柱维持恒温；
[0060](2)、采用蠕动栗将含有全氟化合物的溶液和自由基溶液以一定的流量从全氟化合物降解滤柱的一端栗入，使之循环经过全氟化合物降解滤柱，循环时间为2_5h;
[0061 ] (3)、采用蠕动栗使硝酸水溶液循环经过全氟化合物降解滤柱；
[0062](4)、采用蠕动栗使氢氧化钠溶液循环经过全氟化合物降解滤柱；
[0063](5)、采用蠕动栗使去离子水循环经过全氟化合物降解滤柱，得到再生的全氟化合物降解滤柱。
[0064]由于采用上述方案，本发明的有益效果是:
[0065]首先，本发明的炭基纳米零价铁能够活化过硫