一种净水厂污泥去除水中有机磷农药的方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型的有机磷农药吸附剂——净水厂污泥，属于水处理【技术领域】。其特征在于将脱水、风干及研磨和混匀后的净水厂污泥，以一定固液比投加到一定浓度有机磷农药水溶液中，考察吸附量随时间的变化，并确定吸附平衡时间。同时进一步考察吸附平衡后，净水厂污泥对水中不同浓度有机磷农药吸附量与去除率，以此探明净水厂污泥对有机磷农药的吸附能力。利用净水厂污泥吸附水中有机磷农药的方法简单、成本低廉、环境友好且吸附效果优异，同时解决了净水厂污泥处置与有机磷农药水污染问题。
【专利说明】一种净水厂污泥去除水中有机磷农药的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理【技术领域】，具体为以净水厂污泥作为吸附剂去除水体中有机磷农药。
【背景技术】
[0002]有机磷农药是一类在全球范围内广泛使用的杀虫剂和除草剂，现已成为我国农药市场的主体，2010年我国农药的总产量为226.22万吨，其中有机磷农药占80%。由于有机磷农药易于降解，残留期短，长期以来，其被认为是一类对人体和水生生物相对安全的农药，然而，近年来关于有机磷农药的毒害作用被不断的报道，例如，毒死蜱可诱发乳腺癌、阻碍中枢神经系统发育，且即使在低剂量下(5.4mg/kg，1/25LD50)其对肝脏也具有毒害作用:草甘膦对两栖动物和水生无脊椎动物存在显著的毒害作用，其对人体DNA和溶酶体的损害以及内分泌的干扰也被许多研究所证实。过多使用有机磷农药导致其在地表水甚至地下水中被频繁检出，水环境中有机磷农药的存在为水生生物和人类带来了巨大的生存危机和健康风险。
[0003]基于有机磷农药污染现状及其毒性新发现，许多研究者开始致力于有效去除水体有机磷农药方法的研究。目前，一般采用生物法、催化法、高级氧化法以及吸附法等去除水体中有机磷农药。王道胜等(申请号201110264880.X)公开了利用混合菌株降解有机磷农药，蒋建东等(申请号201010204252.8)公开了一株广谱有机磷农药基因工程菌株，陈皓琳(申请号200910251070.3)制备出负载了 Ti02的活性炭纤维光催化复合材料降解有机磷农药，王君(申请号200410050460.1)公开了采用超声波快速降解有机磷农药的方法，张英民等(申请号201020286621.8)公开了由光助芬顿氧化反应器、稀释调节与循环式活性污泥反应器三部分组成的有机磷农药 乐果废水处理装置。与以上处理方法相比，吸附法处理量大、费用低且易于应用，因此，制备高效廉价的农药吸附材料成为缓解水体农药污染的研究热点。任重等(申请号201210045165.1)公开了负载三价铁的蒙脱石去除有机磷除草剂草甘膦的方法，周奇迪(申请号200910142101.1)以活性碳、腐植酸、聚乙烯和发孔剂为原料制备了有机磷农药过滤介质，郜洪文等(申请号201110400037.X)公开了用于吸附富集有机磷农药的磁性材料的制备方法，边博等(申请号201210269086.9)将农村有机废弃物组合配料通过超临界反应制备出生物碳质吸附剂，以此去除稻田排水中的残留农药。
[0004]净水厂污泥是给水处理厂产生的安全副产物，在全球范围内产生量巨大，主要由铁铝絮凝剂及原水中携带的胶体和有机质组成。由于净水厂污泥中铁铝含量较高，其对许多无机阴离子型污染物具有较强吸附性能，可作为磷吸附剂和底泥磷释放掩蔽剂等应用于水处理中(201210017066.2 ;201210033953.9)。相比之下，净水厂污泥对有机污染物的吸附能力关注较少。由于净水厂污泥含有一定量有机质，且比表面积大，其对有机污染物也应具有一定吸附能力。因此，在现有研究基础上，本发明提出以净水厂污泥作为吸附剂去除水体中有机磷农药。本发明分别以全球使用量最大的有机磷杀虫剂和除草剂——毒死蜱和草甘膦作为研究对象，验证了净水厂污泥对有机磷农药的高吸附能力。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种水体中有机磷农药的新型吸附剂一净水厂污泥，从而为解决水体有机磷农药污染控制与净水厂污泥资源化利用问题提供参考。
[0006]利用净水厂污泥吸附材料去除水体中有机磷农药的具体技术方案如下:将净水厂污泥经干化、破碎、研磨和混匀；以一定固液比将净水厂污泥投加到有机磷农药污染水体中，室温振荡，吸附平衡后，将混合液离心，取上清液测定有机磷农药浓度。根据有机磷农药水体中初始浓度与吸附后上清液中浓度，计算净水厂污泥对有机磷农药的吸附量与去除率。
[0007]本发明的优点和有益效果体现在:
[0008]I)以净水厂污泥作为有机磷农药吸附剂，原料价廉易得，水处理成本低；
[0009]2)净水厂污泥对离子型和非离子型有机磷农药皆具有较强的吸附能力，水处理效
率闻;
[0010]3)同时解决了净水厂污泥的处置处理与有机磷农药污染控制问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限制。在附图中:
[0012]图1为本发明实施例中净水厂污泥对毒死蜱和草甘膦的吸附动力学曲线；
[0013]图2为本发明实施例中净水厂污泥对水中不同浓度毒死蜱吸附量与去除率；
[0014]图3为本发明实施例中净水厂污泥对水中不同浓度草甘膦吸附量与去除率。
【具体实施方式】
[0015]下面以具体实施例来说明净水厂污泥对水体中有机磷农药的吸附能力。
[0016]以北京市某净水厂污泥为原料，该污泥中有机质含量为107mg/g。净水厂污泥经干化、破碎、研磨、混匀，过100目筛。
[0017]称取20mg净水厂污泥样品于玻璃瓶内，并分别加入到40mL —定浓度的毒死蜱和草甘膦溶液中，摇匀后置于转速为150r/min的恒温摇床中振荡，分别在15min、30min、lh、2h、4h、6h、8h、12h、18h、24h、36h 及 48h 取出样品，溶液经 4000r/min 离心 15min 后，利用高效液相色谱仪测定上清液中毒死蜱和草甘膦浓度。根据初始水溶液与上清液中毒死蜱和草甘膦浓度的变化，计算净水厂污泥对这两种有机磷农药的吸附量，作出净水厂污泥对毒死蜱和草甘膦的吸附量随时间的变化曲线(图1)，由此曲线确定吸附平衡所需时间为36h。
[0018]准确称取20mg净水厂污泥样品于玻璃瓶内，分别加入40mL且pH呈中性的不同浓度草甘膦溶液(5-75mg/L)和毒死蜱。由于毒死蜱在水中的溶解度为1.2mg/L，本实施案例中毒死蜱浓度为0.1-0.8mg/L，其中助溶剂甲醇的量小于0.1% (v/v)。将样品摇匀后置于转速为150rpm的恒温摇床中振荡，根据动力学实验确定的吸附平衡时间，吸附达到平衡后取出样品，溶液经4000r/min离心15min后，分别测定上清液中毒死蜱和草甘膦浓度。根据初始水溶液与上清液中毒死蜱和草甘膦浓度的变化，计算净水厂污泥对这两种有机磷农药的吸附量与去除率(图2与图3)。[0019]本发明实施案例中，净水厂污泥对水中0.1-0.8mg/L浓度范围内毒死蜱的去除率为高达91%，吸附量可达1248mg/kg。净水厂污泥对水中草甘膦(5_75mg/L)的吸附量可达44mg/g，去除率高达90%。可见，净水厂污泥对水中离子型与非离子型有机磷农药皆具有强吸附能力。
[0020]需要强调的是，上述实施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些说明只是对本发明说明性的，而不是对发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落在本发明权利保护 范围之内。
【权利要求】
1.利用净水厂污泥吸附水中有机磷农药的方法，其特征在于:经脱水风干的净水厂污泥对水中离子型与非离子型有机磷农药具有强吸附能力。
2.根据权利要求1所述的净水厂污泥吸附水中有机磷的方法，其特征在于净水厂污泥经捣碎后，过100目筛，以1:2000固液比投加到有机磷农药水溶液中。
3.根据权利要求1所述的净水厂污泥吸附水中有机磷农药的方法，其特征在于净水厂污泥与有机磷农药毒死蜱和草甘膦吸附平衡所需时间为36h。
4.根据权利要求1所述的净水厂污泥吸附水中有机磷农药的方法，其特征在于对于疏水性非离子型有机磷农药毒死蜱，水溶液中助溶剂量小于0.1 %。
5.根据权利要求1所述的净水厂污泥吸附水中有机磷农药的方法，其特征在于对于离子型有机磷农药草甘膦，在P·H呈中性条件下，吸附量可达44mg/g。
【文档编号】C02F101/30GK103848471SQ201310392594
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】裴元生, 赵媛媛 申请人:北京师范大学