表面活性剂抑制VOCs挥发进入光热蒸馏冷凝淡化水的方法技术

本发明专利技术公开了一种表面活性剂抑制VOCs挥发进入光热蒸馏冷凝淡化水的方法，包括如下步骤：步骤1)：将碳黑分散在水中进行超声分散得到碳黑悬浊液，碳黑与水的投料比为15mg：20ml；步骤2)：将碳黑悬浊液于无尘布上真空抽滤，抽滤完成后将无尘布放置在室温环境下自然干燥；步骤3)：向石英蒸馏装置中加入海水，并加入表面活性剂CTAB，海水与CTAB的投料比为40ml：0.5

【技术实现步骤摘要】
表面活性剂抑制VOCs挥发进入光热蒸馏冷凝淡化水的方法


[0001]本专利技术属于饮用水处理领域，具体涉及一种表面活性剂抑制VOCs挥发进入光热蒸馏冷凝淡化水的方法。

技术介绍

[0002]相比于其他淡水获取方式如大陆引水、雨水利用等，海水淡化被认为是一种因地制宜的解决海岛淡水短缺问题的最有效方法。目前工程中最常用的海水淡化技术是热法(如多级闪蒸、低温多效蒸馏)和膜法(如反渗透)。但是，这两种方法能耗高、成本高，还可能存在淡化水中硼超标的问题。更重要的是，现行的海水淡化工艺需要建立复杂的运行操作系统，对于电网系统未能覆盖、陆域面积有限的海岛并不适用。
[0003]根据世界太阳能的分布情况，海岛地区拥有丰富的太阳能资源。太阳能海水淡化被认为是解决能源和环境危机下偏远海岛供水问题的新途径。因此，近年来兴起了基于气液界面加热的太阳能光热蒸馏海水淡化技术研究。由于我国近海海域(也是我国海岛分布最广的区域)水质劣四类水占比高，主要超标因子有石油类、挥发酚、化学需氧量等，这些物质都涵盖挥发性有机物(VOCs)。由于光热蒸馏过程中，蒸馏组件表面温度可达40
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65℃，VOCs不可避免的会随水蒸气挥发进入冷凝淡化水，造成淡化水水质不合格。因此，必须采用适当的技术手段抑制或削减VOCs进入冷凝淡化水。
[0004]表面活性剂是具有亲水亲油特性的物质，其独特的结构使其活跃于液面，少量加入就能使溶液的表面张力大大的降低，产生乳化、增溶等作用。目前，关于使用表面活性剂抑制海水蒸馏过程中VOCs进入冷凝水还未见报告。因此，本专利技术使用表面活性剂作为海水VOCs的抑制剂，从而得到高品质的冷凝淡化水。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本申请提供了一种表面活性剂抑制VOCs挥发进入光热蒸馏冷凝淡化水的方法。
[0006]一种表面活性剂抑制VOCs挥发进入光热蒸馏冷凝淡化水的方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1)：将碳黑分散在水中进行超声分散得到碳黑悬浊液，碳黑与水的投料比为15mg：20ml；
[0008]步骤2)：将碳黑悬浊液于无尘布上真空抽滤，抽滤完成后将无尘布放置在室温环境下自然干燥；
[0009]步骤3)：向石英蒸馏装置中加入海水，并加入表面活性剂CTAB，海水与CTAB的投料比为40ml：0.5
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10g/l；将步骤2)中附着有碳黑的无尘布贴在蒸馏组件上，并将蒸馏组件安装在石英蒸馏装置上部，然后进行光照蒸馏淡化海水。
[0010]作为进一步改进方案，所述的步骤1)中水采用超纯水，超声分散时间为30min，碳黑粒径为30nm。
[0011]作为进一步改进方案，所述的步骤2)中所述无尘布直径为4cm，真空抽滤时的真空
度为0.02MPa；无尘布下设有0.45μm水系滤膜进行真空抽滤；自然干燥时间为24h。
[0012]作为进一步改进方案，所述步骤3)采用氙灯进行照射，光照强度为1kW/m2。
[0013]作为进一步改进方案，所述步骤3)中海水与CTAB的投料比为40ml：5g/l。
[0014]一种表面活性剂抑制VOCs挥发进入光热蒸馏冷凝淡化水的方法，包括：
[0015]步骤1)：将碳黑、表面活性剂CTAB、无尘布置入盛有水的容器中进行超声分散，然后将容器在60℃干燥,得到附着上碳黑和表面活性剂的无尘布，其中，碳黑与表面活性剂CTAB和水的投料比为15mg：50
‑
250mg：20ml；
[0016]步骤2)：在石英蒸馏装置中加入40ml海水，将步骤1)处理后的无尘布设在蒸馏组件上，将蒸馏组件安装在石英蒸馏装置上部，然后进行光照蒸馏淡化海水。
[0017]作为进一步改进方案，所述的步骤1)中水采用超纯水，超声分散时间为30min，碳黑粒径为30nm，无尘布直径为4cm。
[0018]作为进一步改进方案，所述的步骤1)中60℃干燥的时间为12h。
[0019]作为进一步改进方案，所述的步骤2)采用氙灯进行照射，光照强度为1kW/m2。
[0020]作为进一步改进方案，所述的步骤1)中碳黑与表面活性剂CTAB和水的投料比为15mg：100mg：20ml。
[0021]下面对本申请做进一步说明：
[0022]本申请涉及利用光热转换材料和表面活性剂之间的如何组合来抑制挥发性有机污染物(VOCs)进入光热蒸馏冷凝淡化水。
[0023]本专利技术针对现有技术的不足，提供表面活性剂的两种使用方式，即：A.表面活性剂直接投加到待蒸馏海水中、B.表面活性剂和蒸馏组件混合，在保证海水蒸发速率的同时，抑制海水VOCs挥发进入冷凝淡化水。
[0024]方式A的步骤如下：
[0025](1)向装有20ml超纯水的烧杯中加入15mg碳黑，超声分散30min得到碳黑悬浊液；
[0026](2)将(1)中得到的碳黑悬浊液于直径4cm的无尘布上真空抽滤(真空度为0.02MPa)，无尘布下垫一片0.45μm水系滤膜以减少碳黑在抽滤过程中的损失。抽滤完成后将无尘布放置在室温环境下自然干燥24h。
[0027](3)向石英蒸馏装置中加入40ml溶解有一定浓度模型污染物(苯酚、对甲酚、对氯酚)的人工配置海水，并加入一定量的表面活性剂。将(2)中附着上碳黑并干燥好的无尘布贴在吸水饱满的蒸馏组件上，并依靠蒸馏组件自身弹性卡在石英蒸馏装置上部，在1kW/m2的氙灯照射下进行太阳能海水蒸发实验。环境温度25
±
2℃，湿度60％
±
10％。
[0028]作为优选，步骤(1)中的粒径为30nm的碳黑作为光热转换材料，该种材料光热转换效率高，价格低廉，对有机物吸附性差；
[0029]作为优选，步骤(3)中使用的模拟太阳光强为1kW/m2，接近自然界中的实际光强；
[0030]作为优选，步骤(3)中选用的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，作为典型的阳离子型表面活性剂，其抑制酚类挥发的效果比阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的效果更好；
[0031]作为优选，步骤(3)中CTAB添加的浓度为5g/L(该CTAB的浓度是以40ml人工海水为基础计算的)，既保证有较高的有机物挥发抑制效果，又不至于自身过量地进入冷凝淡化水中。
[0032]方式B的步骤如下：
[0033](1)向装有20ml超纯水的烧杯中加入15mg碳黑、50
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250mg表面活性剂和一片直径4cm的无尘布，放入超声清洗仪中超声分散30min，之后将烧杯放入60℃烘箱中，12h后取出可得到同时附着上纳米碳黑和表面活性剂的无尘布；
[0034](2)向石英蒸馏装置中加入40ml溶解有一定浓度模型污染物的人工配置海水，将(1)中同时附着上碳黑和表面活性剂并干燥好的无尘布贴在吸水饱满的蒸馏组件上，并依靠蒸馏组件自身弹性卡在石英蒸馏装置上部，在1kW/m2的氙灯照射下进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面活性剂抑制VOCs挥发进入光热蒸馏冷凝淡化水的方法，包括如下步骤：步骤1)：将碳黑分散在水中进行超声分散得到碳黑悬浊液，碳黑与水的投料比为15mg：20ml；步骤2)：将碳黑悬浊液于无尘布上真空抽滤，抽滤完成后将无尘布放置在室温环境下自然干燥；步骤3)：向石英蒸馏装置中加入海水，并加入表面活性剂CTAB，海水与CTAB的投料比为40ml：0.5
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10g/l；将步骤2)中附着有碳黑的无尘布贴在蒸馏组件上，并将蒸馏组件安装在石英蒸馏装置上部，然后进行光照蒸馏淡化海水。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤1)中水采用超纯水，超声分散时间为30min，碳黑粒径为30nm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤2)中所述无尘布直径为4cm，真空抽滤时的真空度为0.02MPa；无尘布下设有0.45μm水系滤膜进行真空抽滤；自然干燥时间为24h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3)采用氙灯进行照射，光照强度为1kW/m2。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3)中海...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶苗苗，李辰星，张土乔，肖杨依，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：