一種四氨基鐵配體催化劑?強(qiáng)堿性樹脂復(fù)合體系處理水中有機(jī)污染物的裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)提供了一種四氨基鐵配體催化劑?強(qiáng)堿性樹脂復(fù)合體系處理水中有機(jī)污染物的裝置，屬于水污染控制領(lǐng)域。該方法耦合了強(qiáng)堿性樹脂提供堿性環(huán)境，提高了四氨基鐵配體催化劑在中性及酸性水體中催化活性。在優(yōu)化條件下對(duì)復(fù)合有機(jī)污染物去除效果可達(dá)到31?99％，其中苯線磷、倍硫磷、雙酚A、壬基酚等污染物去除率接近100％。本實(shí)用新型專利技術(shù)構(gòu)建了四氨基配體催化劑?強(qiáng)堿性樹脂組合技術(shù)和裝置，提高四氨基鐵配體催化劑的催化活性，拓寬其pH應(yīng)用范圍，處理效果顯著，且對(duì)水樣pH改變較小，環(huán)境友好，對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕；工藝簡(jiǎn)單，催化劑用量小，投入成本低。因此，該復(fù)合技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

A four amino iron ligand catalyst alkaline treatment of organic pollutants in water resin composite device

The utility model provides a four amino iron ligand catalyst strong alkaline treatment device of organic pollutants in water resin system, belonging to the field of water pollution control. The method has the advantages that the strong basic resin is used to provide the alkaline environment, and the catalytic activity of the four amino iron ligand catalyst in neutral and acidic water body is improved. Under the optimized conditions of the composite removal effect of organic pollutants can reach 31 99%, including fenamiphos, fenthion, bisphenol A, nonylphenol and other pollutants removal rate is close to 100%. The utility model is constructed of four amino ligand catalyst of strong basic resin combination of technology and equipment, improve the catalytic activity of four amino iron ligand catalyst, broaden the application scope of pH, the treatment effect is significant, and the change of water pH small, environmentally friendly, no corrosion to the equipment; process is simple, small amount of catalyst, low cost. Therefore, the composite technology has good economic and environmental benefits.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于水污染控制
，涉及一種四氨基鐵配體催化劑-強(qiáng)堿性樹脂復(fù)合體系處理水中有機(jī)污染物的裝置。
技術(shù)介紹
水污染問題日趨嚴(yán)重，包括地表水、地下水和生活飲用水，引起人們的廣泛關(guān)注。水中微污染物種類繁多，包括農(nóng)藥、藥物等成千上萬(wàn)種有機(jī)化學(xué)品。它們?cè)谒械臐舛人酵ǔＴ趎g/L-μg/L，但在水體中被頻繁檢出，且能在水中穩(wěn)定存在或轉(zhuǎn)化生成毒性產(chǎn)物，對(duì)水生生物、甚至人類健康構(gòu)成威脅。常規(guī)水體污染物去除技術(shù)包括生物法和化學(xué)法。生物法是目前使用最廣也是工藝最成熟的污水處理技術(shù)，但常規(guī)水處理設(shè)施對(duì)有毒污染物去除效率較低，且容易生成毒性產(chǎn)物。有研究利用分離純菌來降解含硫化合物，專利CN200610008274.0公開了一種甲基對(duì)硫磷降解菌DM-1，該降解菌能快速轉(zhuǎn)化甲基對(duì)硫磷，但必須添加葡萄糖作為碳源，才能轉(zhuǎn)化底物，且生成對(duì)氨基苯酚毒性產(chǎn)物。化學(xué)法對(duì)有機(jī)污染物降解效果好的包括光催化技術(shù)和Fenton技術(shù)，兩種技術(shù)均是生成羥基等活性氧自由基氧化底物，選擇性差，容易被水體溶解性有機(jī)質(zhì)(DOM)等無(wú)害組分消耗。綜上，現(xiàn)有的水體污染物去除技術(shù)仍然不能很好地解決水體有機(jī)污染物污染問題。需要在水處理過程中或常規(guī)水處理工藝后引進(jìn)更有效的降解技術(shù)來處理水體有機(jī)污染物。金屬有機(jī)類酶催化劑具有類酶活性，在常溫常壓條件下即對(duì)有機(jī)污染物具有高效的催化降解性能，主要包括鐵卟啉、酞菁鐵、四氨基大環(huán)配位鐵等。其中，四氨基大環(huán)配位鐵催化劑具有比鐵卟啉和酞菁鐵更高的催化活性，它是由美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)Collins教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一類大環(huán)狀四氨基配體與鐵的配合物，能活化過氧化氫生成高價(jià)態(tài)鐵活性物種氧化降解有機(jī)污染物，已報(bào)道對(duì)氯酚、雌激素、三硝基甲苯等污染物具有快速礦化降解能力，且催化劑本身無(wú)毒，是一類具有良好應(yīng)用前景的綠色催化劑。但該體系在堿性條件(pH>10)下才具有高活性，在處理中性及酸性水體需要加入NaOH或KOH等堿調(diào)節(jié)水體pH值，后續(xù)處理比較麻煩，而且容易腐蝕設(shè)備，廢堿溶液排放容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。固體堿材料由于其環(huán)境友好、可再生、對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕，引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂含有季銨鹽基團(tuán)，可通過離子交換結(jié)合OH-并能在水溶液中不斷發(fā)生離子交換釋放OH-從而提供堿性環(huán)境，且對(duì)水相的pH改變較小，是一類具有前景的固體堿材料。專利CN101168682公開了一種堿性樹脂催化油脂醇解反應(yīng)制備生物柴油的方法，利用堿性樹脂作為固體堿催化劑，提高了傳質(zhì)速率，避免了廢堿液的產(chǎn)生和處理。樹脂在水處理領(lǐng)域多作為吸附劑用于水中有機(jī)物及重金屬的吸附去除，專利CN201310569967.7公開了一種樹脂吸附法處理硝基苯廢水工藝，具有處理效果好、成本低、節(jié)約環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。但吸附后污染物仍需處理，若處理不當(dāng)會(huì)造成污染物解吸，不能徹底去除污染物。將堿性樹脂作為固體堿與金屬類酶催化劑組合體系在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用未見報(bào)道。構(gòu)建四氨基配位鐵催化劑與堿性樹脂的復(fù)合體系，利用強(qiáng)堿性樹脂提供堿性環(huán)境，提高四氨基配位鐵催化劑的催化反應(yīng)活性，可拓寬四氨基配位鐵催化劑處理水體的pH值范圍，具有較好的應(yīng)用前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)旨在提供一種四氨基鐵配體催化劑-強(qiáng)堿性樹脂復(fù)合體系處理水中有機(jī)污染物的裝置。本技術(shù)的技術(shù)方案：一種四氨基鐵配體催化劑-強(qiáng)堿性樹脂復(fù)合體系處理水中有機(jī)污染物的方法，步驟如下：污染水樣經(jīng)過濾后，進(jìn)入混合池，將四氨基鐵配體催化劑和過氧化氫投加到混合池中，四氨基鐵配體催化劑在污染水樣中的濃度為1～10μg/L，過氧化氫濃度為10～100mmol/L，經(jīng)充分混合后進(jìn)入已活化好的堿性樹脂柱，在常溫常壓條件下反應(yīng)，樹脂柱中流速為1BV/h，水力停留時(shí)間為1h。所述活化樹脂的步驟為：首先用鹽水(10％NaCl)洗，流速為2BV/h，后用水沖洗至為無(wú)氯離子排出(用氯化銀溶液測(cè)試)，加入預(yù)先加熱到50℃的4％鹽酸進(jìn)行活化，流速為1BV/h，后用水沖洗至中性(pH>6)，再用預(yù)先加熱到50℃的8％NaOH溶液活化，流速為1BV/h，之后用水沖洗至中性(pH<8)待用，鹽水、鹽酸及NaOH溶液可重復(fù)使用。上述四氨基鐵配體催化劑可以是乙基取代四氨基配位鐵、甲基取代四氨基配位鐵或雙苯環(huán)四氨基配位鐵催化劑，結(jié)構(gòu)式如下：上述堿性離子交換樹脂是大孔型苯乙烯系樹脂，可以是D201，D261，D296。所述的污染水樣是地表水、地下水或工業(yè)廢水水樣，其pH值為3-11；污染物為苯線磷、苯線磷亞砜、苯線磷砜、倍硫磷、煙嘧磺隆、噠螨靈、甲基硫菌靈、噻蟲嗪、氯噻啉、噻蟲啉、撲草凈、嗪草酮、噻菌靈、氟磺胺草醚、氟蟲腈農(nóng)藥、奧美拉唑藥物、雙酚A、壬基酚中的一種或兩種以上混合。一種四氨基鐵配體催化劑-強(qiáng)堿性樹脂復(fù)合體系處理水中有機(jī)污染物的裝置，包括原水池、機(jī)械過濾器、加藥系統(tǒng)、混合池、堿性樹脂柱及樹脂活化系統(tǒng)，原水池中的污染水樣經(jīng)過泵進(jìn)入機(jī)械過濾器過濾后，直接進(jìn)入混合池；加藥系統(tǒng)包括催化劑加藥池和過氧化氫加藥池，均通過流量計(jì)與混合池連接；混合池中的混合水樣通過閥門通入堿性樹脂柱處理，混合池設(shè)有攪拌裝置和控溫裝置；堿性樹脂柱外接樹脂活化系統(tǒng)，實(shí)時(shí)活化堿性樹脂。樹脂活化系統(tǒng)包括鹽水、鹽酸、氫氧化鈉三種活化液，處理后活化液回流至樹脂活化系統(tǒng)重復(fù)使用。本技術(shù)的有益效果是構(gòu)建了四氨基鐵配體催化劑-強(qiáng)堿性樹脂復(fù)合反應(yīng)體系及裝置，高效去除水中有機(jī)污染物。四氨基鐵配體催化劑在堿性條件具有很高催化活性，能礦化水中的多種有機(jī)污染物，使水質(zhì)得到凈化。耦合強(qiáng)堿性樹脂提供堿性環(huán)境，提高了四氨基鐵配體催化劑在中性及酸性水體中的反應(yīng)活性，且對(duì)水體pH值改變較小，拓寬了其pH應(yīng)用范圍，使得該技術(shù)可處理不同酸堿度的污水。此外，催化劑用量較小(低至1μg/L)，1g催化劑可處理1000噸左右污水，投入成本低，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。附圖說明圖1是四氨基鐵配體催化劑-強(qiáng)堿性樹脂復(fù)合反應(yīng)體系裝置。圖2是四氨基鐵配體催化劑-強(qiáng)堿性樹脂復(fù)合體系處理對(duì)中性水體的有機(jī)污染物的處理效果。圖3是不同溶液pH條件下(pH為3、5、7、9、11)，四氨基鐵配體催化劑-強(qiáng)堿性樹脂復(fù)合體系對(duì)水體中有機(jī)污染物的去除效果。圖中：1原水池；2泵；3機(jī)械過濾器；4催化劑加藥池；5過氧化氫加藥池；6混合池；7堿性樹脂柱；8樹脂活化系統(tǒng)；9流量計(jì)；10閥門。具體實(shí)施方式以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖說明詳細(xì)敘述本技術(shù)的具體實(shí)施方式。實(shí)施例1配制濃度為50μg/L的有機(jī)污染物混標(biāo)的水溶液，調(diào)節(jié)pH＝7，加入混合池中，投加乙基取代四氨基鐵配體催化劑和過氧化氫使得濃度分別為1μg/L和10mmol/L，混合后進(jìn)入已活化好的D201堿性樹脂柱中，在溶液從樹脂柱中滴出開始從0、10、20、30、60、120min取樣，樣品采用HPLC-MS/MS分析。該復(fù)合體系對(duì)含硫污染物的去除率達(dá)到26-99％，且處理2個(gè)小時(shí)，催化活性仍未降低，出水pH值為7.8，僅改變0.8(見圖2)。實(shí)施例2配制濃度為50μg/L的有機(jī)污染物混標(biāo)的水溶液，分別調(diào)節(jié)pH為3、5、7、9、11考察原水pH對(duì)復(fù)合體系的影響，加入混合池中，投加乙基取代四氨基鐵配體催化劑和過氧化氫使得濃度分別為1μg/L和10mmol/L，混合后進(jìn)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種四氨基鐵配體催化劑?強(qiáng)堿性樹脂復(fù)合體系處理水中有機(jī)污染物的裝置，其特征在于，該裝置包括原水池、機(jī)械過濾器、加藥系統(tǒng)、混合池、堿性樹脂柱及樹脂活化系統(tǒng)，原水池中的污染水樣經(jīng)過泵進(jìn)入機(jī)械過濾器過濾后，直接進(jìn)入混合池；加藥系統(tǒng)包括催化劑加藥池和過氧化氫加藥池，均通過流量計(jì)與混合池連接；混合池中的混合水樣通過閥門通入堿性樹脂柱處理，混合池設(shè)有攪拌裝置和控溫裝置；堿性樹脂柱外接樹脂活化系統(tǒng)，實(shí)時(shí)活化堿性樹脂；樹脂活化系統(tǒng)中使用后的活化液回流至樹脂活化系統(tǒng)重復(fù)使用。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種四氨基鐵配體催化劑-強(qiáng)堿性樹脂復(fù)合體系處理水中有機(jī)污染物的裝置，其特征在于，該裝置包括原水池、機(jī)械過濾器、加藥系統(tǒng)、混合池、堿性樹脂柱及樹脂活化系統(tǒng)，原水池中的污染水樣經(jīng)過泵進(jìn)入機(jī)械過濾器過濾后，直接進(jìn)入混合池；加藥系統(tǒng)包括...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡喜運(yùn)，劉清泉，胡燦洋，陳偉芳，陳景文，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：大連理工大學(xué)，
類型：新型
國(guó)別省市：遼寧;21