本发明专利技术公开了一种高分子纤维为载体的负载型纳米铁去除水中微量或痕量溴酸盐的方法。在经过氮气脱氧处理的溴酸盐溶液的反应瓶中加入于聚丙烯纤维负载纳米零价铁材料，其中负载的零价铁量为6.5mg/g-33.3mg/g，溴酸盐的初始浓度为0.5mg/L-1.5mg/L。反应瓶密封后放置于水浴恒温振荡器中，转速为170rpm，25℃，pH为2.8～12.0范围，震荡1～2h。负载于纤维表面的纳米零价铁还原性强，可快速将水中痕量溴酸根还原为溴离子，达到从水中去除溴酸盐的目的。该方法具有材料用量低、去除速率快等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种去除水中微量或痕量溴酸盐的方法，属于水净化处理工艺。
技术介绍
臭氧消毒处理后会产生溴酸盐这种消毒副产物。溴酸盐被认为是具有遗传毒性的潜在致癌物质，世界卫生组织(WHO)、美国环境保护局(USEPA)和我国现行的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)均规定饮用水中溴酸盐的含量应低于10μg/L，而现有的水处理工艺不能满足溴酸盐的国家标准，因此处理饮用水中的溴酸盐迫在眉睫。目前减少饮用水中溴酸盐的方法主要分为两类，第一种方法是控制溴酸盐的形成过程：降低pH值、加氨、添加过氧化氢等措施来控制或减少溴酸盐的生成。第二种方法是使用物理化学方法去除溴酸盐主要包括：活性炭吸附法、纳米晶体铁矿负载石英砂、使用离子交换膜生物反应器吸附水中的溴酸盐、活性炭与电极结合可以将溴酸盐转化为无毒无害的溴离子、层状双氢氧化物吸附还原法、Pd/Al2O3催化还原法、紫外线照射法、生物降解法、零价铁还原法等方法去除溴酸盐。而这些去除溴酸盐的方法均存在不足之处，活性炭使用一段时间之后，会在表面形成生物膜，降低处理效果；离子交换膜生物反应器处理成本高而且会产生高浓度溴酸盐废水，导致污染物发生了转移，不能达到去除的目的；生物降解法的反应时间长，而且需要很强的后处理工艺，以去除水中的生物和过量的乙醇；层状双氢氧化物的不足之处在于在转化为a-FeOOH和非晶态氢氧化铝，无法实现再生；Pd/Al2O3催化还原法的不足是催化剂不易回收有可能造成水中的二次污染。紫外线照射法不足之处在于需要较高能量的紫外灯进行辐照，增加了处理成本。对比以上几种去除溴酸盐的方法中零价铁还原去除溴酸盐具有高效、低能耗、易控制等优势，是具有广阔发展前景的饮用水净化工艺技术。零价铁分为零价铁粉和纳米零价铁颗粒和负载型的零价铁这三类，其中使用(1)零价铁粉还原去除溴酸盐，水中存在的溶解氧与铁发生反应生成钝化膜而降低还原反应速率。(2)纳米零价铁颗粒的结构具有较高的比表面积以及表面反应性，为提高还原效果提供有利条件，然而由于纳米粒子由于缺少表面保护而发生团聚或被氧化以导致降解效率降低，而且纳米颗粒很难从水中回收导致二次污染。因此将纳米零价铁还原剂固定在载体上成为必然的趋势。本专利技术将高分子纤维为载体的负载纳米铁用于去除水总微量及痕量的溴酸盐，提供一种新的方法。
技术实现思路
本专利技术是针对上述各种方法的弊端，提供一种高分子纤维为载体的负载型纳米铁有效去除水中痕量溴酸盐的方法。该方法具有材料用量低、材料可循环使用、去除速率快等优点。以配位反应将Fe离子引入接枝后的聚丙烯纤维表面，通过控制纤维的接枝率、配位反应中Fe离子的浓度、价态、溶液的pH等，可以得到分布均匀，粒径在纳米尺度的零价铁材料。在水溶液中，负载于纤维表面的纳米零价铁材料还原性强，与阴离子溴酸盐可快速发生氧化还原反应，从而将溴酸盐还原为溴离子，达到从水中去除溴酸盐的目的。
技术实现思路
将负载于聚丙烯纤维表面的纳米零价铁材料放置于含有一定量溴酸盐离子并经氮气脱氧处理后的水溶液中，纤维表面固定的零价纳米铁与溴酸盐发生快速的氧化还原反应，将BrO3-还原为Br-，从而使饮用水中的溴酸盐得到去除。在经过氮气脱氧处理的溴酸盐溶液的反应瓶中加入于聚丙烯纤维负载纳米零价铁材料，其中负载的零价铁量为6.5mg/g-33.3mg/g，溴酸盐的初始浓度为0.5mg/L-1.5mg/L。反应瓶密封后放置于水浴恒温振荡器中，反应中转速为170rpm，温度为25℃，pH为2.8～12.0范围，震荡1～2h。本专利技术的有益效果表现在以下几个方面：1.采用了高分子聚丙烯纤维与无机铁离子的配位络合作用获得负载零价纳米铁，不仅可以利用这种作用将生成Fe0的前驱物(Fe3+)固定在载体表面，制备出负载型的还原剂Fe0颗粒。而且在还原溴酸盐中还可以将Fe0释放电子后生成的Fe离子重新固定吸附于纤维表面，减缓或防止铁氧化物的生成，从而利于维持Fe0的反应活性，提高Fe0利用的效率。2.溴酸盐与零价铁在纤维载体的表面发生反应，纳米铁去除溴酸盐过程中，反应动力学性能优良，纤维良好的渗透性能，避免了采用活性炭及沸石等多孔物质为载体时反应的内扩散造成的影响。3.纤维负载零价纳米铁在还原溴酸盐的过程中，水中残留的Fe离子量极低，大部分的Fe离子被纤维表面的羧基重新配位吸附，铁离子的含量＜0.3mg/L，达到《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)。4.反应溶液中存在天然有机物腐殖酸NOM及几种常见的无机阴离子，如NO3-、HCO3-、Cl-、PO43-、SO42-时，溴酸盐的去除基本不受到影响，这种材料可有效用于含杂质水体中溴酸盐的去除。5.纤维表面负载零价铁对溴酸盐的去除效果显著，去除率高，速度快，具有技术可行性，操作简便，材料易得，具有良好的经济和环境效益，所以可以使其应用于实际水处理中。附图说明图1纤维负载铁量与溴酸盐浓度的对应关系图2不同溴酸盐初始浓度与溴酸盐浓度的对应关系图3不同pH值与溴酸盐的对应关系具体实施方式实施例1本实施例是验证纤维负载Fe0量对溴酸盐还原反应的影响。使用配置有橡胶塞的50ml的锥形瓶中加入已经配置好的浓度为0.5mg/L的BrO3-反应液，在恒温水浴振荡器中进行振荡，反应温度为25℃、转速为170r/min，反应溶液经过通N2脱氧处理。调节反应液的初始pH值为6.72，分别加入不同纳米零价铁负载量的纤维0.5g，铁在纤维表面的负载量分别为6.5mg/g、8.4mg/g、16.4mg/g、33.3mg/g，反应时间1h。使用Dionex-1100型离子色谱检测BrO3-的最终浓度分别为1.15μg/L、1.30μg/L、0.62μg/L、1.5μg/L＜10μg/L。使用双光束紫外分光光度计测量最终反应液中溶解性总铁含量为0.2mg/L、0.25mg/L、0.12mg/L、0.29mg/L＜0.3mg/L。最终的反应液中检测到的BrO3-和溶解性总铁的含量均能达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。故本专利技术可以有效的去除溴酸盐。因此纤维负载纳米零价铁量的不同对溴酸盐的去除效果基本没有影响，去除率都能达到99％以上，说明使用纤维负载纳米零价铁去除溴酸盐的快速高效，如附图1所示。实施例2本实施例是验证不同BrO3-初始浓度对溴酸盐还原反应的影响。配置好的浓度为0.524mg/L、0.722mg/L、1.476mg/L 3种浓度的BrO3-本文档来自技高网...
【技术保护点】
高分子纤维为载体的负载型纳米铁去除水中溴酸盐的方法，其特征在于：所述高分子纤维为载体的负载纳米铁材料PP‑g‑AA‑Fe0加入水中与溴酸盐反应，该材料将BrO3‑还原为Br‑从而实现BrO3‑的去除。
【技术特征摘要】
1.高分子纤维为载体的负载型纳米铁去除水中溴酸盐的方法，其特征在于：所述高分子纤维
为载体的负载纳米铁材料PP-g-AA-Fe0加入水中与溴酸盐反应，该材料将BrO3-还原为Br-从
而实现BrO3-的去除。
2.根据权利要求1所述高分子纤维为载体的负载型纳米铁PP-g-AA-Fe0去除水中溴酸盐的方
法，其特征在于该材料中负载铁量为6.5mg/g...
【专利技术属性】
技术研发人员：张环，王瀚漪，张思宇，魏俊富，黄诗蔚，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。