全氟化合物降解濾柱及其制備方法和全氟化合物降解裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種全氟化合物降解濾柱及其制備方法和全氟化合物降解裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]全氟化合物是有機(jī)化合物分子中的氫部分或全部被氟取代而形成C-F鍵的化合物，由于其屬于持久性的有機(jī)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為重要的研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種能夠降解全氟化合物的炭基納米零價(jià)鐵。
[0004]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種上述的炭基納米零價(jià)鐵的制備方法。
[0005]本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種含有該炭基納米零價(jià)鐵的全氟化合物降解濾柱，其能夠?qū)U水中的全氟化合物進(jìn)行降解，從而起到凈化廢水的作用。
[0006]本發(fā)明的第四個(gè)目的在于提供一種用于生產(chǎn)上述的全氟化合物降解濾柱的裝置。
[0007]本發(fā)明的第五個(gè)目的在于提供一種利用上述的裝置來生產(chǎn)全氟化合物降解濾柱的方法。
[0008]本發(fā)明的第六個(gè)目的在于提供一種含有上述的全氟化合物降解濾柱的全氟化合物降解裝置。
[0009]本發(fā)明的第七個(gè)目的在于提供一種使用該全氟化合物降解裝置對(duì)廢水進(jìn)行處理的方法。
[0010]本發(fā)明的第八個(gè)目的在于提供一種用于使失效的全氟化合物降解濾柱的降解能力再生的全氟化合物降解濾柱再生系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明的第九個(gè)目的在于提供一種使用該全氟化合物降解濾柱再生系統(tǒng)使失效的全氟化合物降解濾柱的降解能力再生的方法。
[0012]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0013]〈炭基納米零價(jià)鐵的制備方法〉
[0014]一種炭基納米零價(jià)鐵的制備方法，其包括如下步驟:
[0015](I)、將活化后的活性炭浸潤在開放的循環(huán)流動(dòng)的無機(jī)鐵鹽溶液中并維持該活化后的活性炭的浸潤溫度為50-90°C的恒溫，待無機(jī)鐵鹽溶液蒸發(fā)完畢后將所得產(chǎn)物用水清洗5-1Omin，得到炭基納米輕基鐵；
[0016](2)、將步驟(I)所得的炭基納米羥基鐵浸潤在循環(huán)流動(dòng)的水中并維持該炭基納米羥基鐵的浸潤溫度為50-90°C的恒溫，將硼氫化物溶液以0.5-1.5L/h的流量加入炭基納米羥基鐵中，補(bǔ)加至少一次水后，得到炭基納米零價(jià)鐵。
[0017]其中，在步驟(I)中，無機(jī)鐵鹽溶液中的無機(jī)鐵鹽的濃度為10_40g/L，無機(jī)鐵鹽與活化后的活性炭的質(zhì)量比為1: (1-5)。
[0018]在步驟(I)中，活化后的活性炭的制備方法為:將顆粒活性炭與去離子水混合后加熱至去離子水呈沸騰狀態(tài)，保持該沸騰狀態(tài)20- 30min，自然冷卻至室溫并繼續(xù)放置5-Sh，去掉上層液體后用去離子水超聲清洗沉淀2-4遍，于110-130°C干燥至恒重，得到活化后的活性炭;和/或，
[0019]在步驟(I)中，無機(jī)鐵鹽為FeSO4.7H20、FeCl3.7H20、FeCl2.4H20和Fe2(SO4)3.9H20中的任意一種。
[0020]在步驟(2)中，硼氫化物溶液中硼氫化物的濃度為0.8-2.0g/L，硼氫化物與無機(jī)鐵鹽的質(zhì)量比為1: (1-5)。炭基納米零價(jià)鐵是在炭基納米羥基鐵的基礎(chǔ)上通過加硼氫化物溶液在熱水循環(huán)并且溶解氧特別低的條件下還原水中炭基上的羥基鐵而得到的。
[0021 ]〈炭基納米零價(jià)鐵〉
[0022 ] 一種炭基納米零價(jià)鐵，其由如上述的制備方法制備而成。
[0023]〈失活的炭基納米零價(jià)鐵的激活方法〉
[0024]—種對(duì)失活的炭基納米零價(jià)鐵進(jìn)行激活的方法，包括如下步驟:
[0025]將失活的炭基納米羥基鐵置于50_90°C的恒溫環(huán)境中，以0.5_1.5L/h的流量加入硼氫化物溶液，并使該硼氫化物溶液循環(huán)流經(jīng)失活的炭基納米羥基鐵，反應(yīng)一段時(shí)間后，得到激活后的炭基納米零價(jià)鐵。
[0026]因?yàn)樘炕{米零價(jià)鐵在使用一段時(shí)間后，在有氧環(huán)境中很容易氧化失效，為了再次提高其活性，可以在熱環(huán)境中加入硼氫化鈉，以便重新生成納米零價(jià)鐵，從而恢復(fù)其活性，使其可再次活化過硫酸鹽或次氯酸鈉以降解全氟化合物。上述的硼氫化物溶液中硼氫化物的濃度為0.8-2.0g/L，
[0027]〈全氟化合物降解濾柱〉
[0028]—種全氟化合物降解濾柱，其包括柱體和填充在柱體中的濾料，濾料為上述的炭基納米零價(jià)鐵。
[0029]〈全氟化合物降解濾柱的生產(chǎn)裝置〉
[0030]—種用于生產(chǎn)上述的全氟化合物降解濾柱的裝置，其包括:至少一根柱體、為柱體提供恒溫的恒溫部件、用于實(shí)現(xiàn)無機(jī)鐵鹽溶液或水循環(huán)流動(dòng)的循環(huán)部件、用于儲(chǔ)存無機(jī)鐵鹽溶液的第一存儲(chǔ)容器、用于儲(chǔ)存水的第二存儲(chǔ)容器以及用于將硼氫化物溶液以0.5-1.5L/h的流量加入到循環(huán)流動(dòng)的水中的流量計(jì)。
[0031]其中，柱體內(nèi)填充有活化后的活性炭，柱體的頂端開口為敞口；循環(huán)部件包括循環(huán)管道和蠕動(dòng)栗，循環(huán)管道將蠕動(dòng)栗和柱體與第一存儲(chǔ)容器或第二存儲(chǔ)容器依次連接以形成循環(huán)回路。
[0032]恒溫部件所維持恒溫的溫度為50-90°C，其是一種熱裝置，可為浸潤在活化后的活性炭上的無機(jī)鐵鹽提供蒸發(fā)動(dòng)力，也可以在硼氫化物溶液還原炭基上的羥基鐵的過程中起到除氧的作用。。
[0033]〈全氟化合物降解濾柱的生產(chǎn)方法〉
[0034]—種使用上述的生產(chǎn)裝置來生產(chǎn)全氟化合物降解濾柱的方法，其包括如下步驟:
[0035](I)、將恒溫部件調(diào)至50_90°C，采用循環(huán)管道將蠕動(dòng)栗、柱體和第一存儲(chǔ)容器依次連接形成循環(huán)回路，使第一存儲(chǔ)容器內(nèi)儲(chǔ)存的無機(jī)鐵鹽溶液在該循環(huán)回路中循環(huán)流動(dòng)；
[0036](2)、待無機(jī)鐵鹽溶液蒸發(fā)完畢后，采用循環(huán)管道將蠕動(dòng)栗、柱體和第二存儲(chǔ)容器依次連接形成循環(huán)回路，使第二存儲(chǔ)容器內(nèi)存儲(chǔ)的水在該循環(huán)回路中循環(huán)流動(dòng)5-10min;
[0037](3)、采用流量計(jì)將硼氫化物溶液以0.5-1.5L/h的流量加入到循環(huán)流動(dòng)的水中，待第二存儲(chǔ)容器內(nèi)存儲(chǔ)的水蒸發(fā)完畢后補(bǔ)加至少一次水，得到全氟化合物降解濾柱。
[0038]其中，在步驟(3)中，硼氫化物溶液中硼氫化物的濃度可以為0.8 - 2.0g/L。
[0039]在步驟(3)中，硼氫化物與無機(jī)鐵鹽溶液中所含的無機(jī)鐵鹽的質(zhì)量比為1:(1-5)。
[0040]在步驟(3)中，硼氫化物為硼氫化鉀或硼氫化鈉。
[0041 ]〈全氟化合物降解濾柱的激活方法〉
[0042]—種失活的全氟化合物降解濾柱的激活方法，其包括如下步驟:
[0043](1)、采用恒溫部件為失活的全氟化合物降解濾柱提供50-90°C的恒溫；
[0044](2)、采用循環(huán)管道將全氟化合物降解濾柱與儲(chǔ)存有硼氫化物溶液的容器連接成循環(huán)回路，采用流量計(jì)控制硼氫化物溶液的流動(dòng)速率，循環(huán)流動(dòng)一段時(shí)間后，得到激活后的全氟化合物降解濾柱。
[0045]其中，在步驟(2)中，硼氫化物溶液中硼氫化物的濃度為0.8-2.0g/L，流量為0.5-1.5L/ho
[0046]〈全氟化合物降解裝置〉
[0047]全氟化合物降解裝置，其包括:至少一根上述的全氟化合物降解濾柱、為全氟化合物降解濾柱提供恒溫的恒溫部件以及至少驅(qū)動(dòng)含有全氟化合物的溶液和自由基溶液循環(huán)流經(jīng)全氟化合物降解濾柱的蠕動(dòng)栗。
[0048]其中，上述的全氟化合物可以為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濃度可以為0-500mg/L，優(yōu)選為100-300mg/L。自由基溶液可以為次氯酸鈉溶液或過硫酸鈉溶液。自由基溶液中自由基的濃度可以為40-100mg/L。含有全氟化合物的溶液和自由基溶液的流量可以為0.05-0.lL/min。恒溫部件可以為恒溫水浴箱。恒溫的溫度可以為50-90°C。
[0049]〈廢水的處理方法〉
[0050]—種使用上述的全氟化合物降解裝置對(duì)廢水進(jìn)行處理的方法，其包括如下步驟:
[0051](1)、將恒溫部件調(diào)至50_90°C，使全氟化合物降解濾柱維持恒溫；
[0052](2)、采用蠕動(dòng)栗將含有全氟化合物的溶液和自由基溶液以一定的流量從全氟化合物降解濾柱的一端栗入，使之經(jīng)過全氟化合物降解濾柱并從其另一端流出，然后再次流入該全氟化合物降解濾柱的一端，循環(huán)流動(dòng)2_5h后停止。
[0053]其中，在步驟(2)中，全氟化合物可以為全氟辛烷磺酸或全氟辛酸。
[0054]在步驟(2)中，含有全氟化合物的溶液的栗入流量可以為0.05- 0.1 L/min。
[0055]〈全氟化合物降解濾柱再生系統(tǒng)〉
[0056]—種全氟化合物降解濾柱再生系統(tǒng)，其包括:至少一根上述的全氟化合物降解濾柱、為全氟化合物降解濾柱提供恒溫的恒溫部件以及蠕動(dòng)栗，蠕動(dòng)栗使含有全氟化合物的溶液和自由基溶液循環(huán)通過全氟化合物降解濾柱，或者使硝酸水溶液、氫氧化鈉溶液和去離子水依次循環(huán)通過全氟化合物降解濾柱。
[0057]〈全氟化合物降解濾柱的再生方法〉
[0058]一種使用上述的全氟化合物降解濾柱再生系統(tǒng)使全氟化合物降解濾柱再生的方法，其包括如下步驟:
[0059](1)、將恒溫部件調(diào)至50_90°C，使全氟化合物降解濾柱維持恒溫；
[0060](2)、采用蠕動(dòng)栗將含有全氟化合物的溶液和自由基溶液以一定的流量從全氟化合物降解濾柱的一端栗入，使之循環(huán)經(jīng)過全氟化合物降解濾柱，循環(huán)時(shí)間為2_5h;
[0061 ] (3)、采用蠕動(dòng)栗使硝酸水溶液循環(huán)經(jīng)過全氟化合物降解濾柱；
[0062](4)、采用蠕動(dòng)栗使氫氧化鈉溶液循環(huán)經(jīng)過全氟化合物降解濾柱；
[0063](5)、采用蠕動(dòng)栗使去離子水循環(huán)經(jīng)過全氟化合物降解濾柱，得到再生的全氟化合物降解濾柱。
[0064]由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0065]首先，本發(fā)明的炭基納米零價(jià)鐵能夠活化過硫