專利名稱：一種去除飲用水中氯代乙酸的方法及其所用的吸附柱的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種去除飲用水中氯代乙酸的方法，特別涉及一種利用填充季銨型陽離子纖維素作為吸附材料的吸附柱，來去除飲用水氯消毒后產生的微量氯代乙酸的方法。
背景技術：
液氯是目前普遍采用飲用水消毒劑，在消毒過程中與水中未被完全去除的天然有機物反應生成氯代乙酸等消毒副產物，造成二次污染，極大地威脅著人體的健康。
目前國內外報道的飲用水中去除氯代乙酸的方法主要包括三個方面一是采用各種物理化學方法強化對水中天然有機物的去除；二是采用超聲波消毒、紫外消毒、臭氧消毒等新型消毒方法替代氯消毒；三是采用活性炭吸附、膜分離、催化降解等方法去除已生成的氯代乙酸。針對已經產生的氯代乙酸，各種方法均存在弊端，如活性炭吸附費用較高，膜分離能效利用率低膜容易發生堵塞，催化降解耗能太大等。
季銨型陽離子纖維素是通過堿催化烷氧基化反應將季銨型陽離子基團接枝到纖維素分子上制備而成。在季銨型陽離子纖維素用于吸附去除水中持久性有機污染物，如含磺酸基、羧基、羥基的水溶性芳香族有機物等(光譜學與光譜分析， 2009，29(9) 2370-2374)、水中陰離子表面活性劑(專利申請號200910055442. 5)和室內空氣中有害微生物(專利號200810202528. 1)等方面已有研究報道。
但采用季銨型陽離子纖維素去除飲用水中消毒副產物氯代乙酸，目前尚未見報道。發明內容
本發明的目的是提供一種能有效去除飲用水中微量氯代乙酸的方法及該方法所用的吸附柱。該方法具有成本低廉、可循環使用、無毒無害的新方法。
本發明的技術原理在水溶液中，季銨型纖維素和氯代乙酸部分分子發生電離，季銨型陽離子與氯代乙酸陰離子通過庫倫力結合形成化學鍵，然后通過化學吸附將水中氯代乙酸截留固定于吸附柱上，將其從水中去除。
本發明的技術方案一種去除飲用水中微量氯代乙酸的方法，包括如下步驟 (1)、吸附柱的制備取一根長30-50公分的不銹鋼短管，把季銨型陽離子纖維素吸附材料填充在其中，控制填充密度為0. 06、. 08g/cm3,即得吸附柱；所述的季銨型陽離子纖維素吸附材料通過如下方法制備將脫脂棉浸入17. 5%的氫氧化鈉水溶液中，攪拌lh，靜止浸泡24h后用水洗滌至中性， 控制壓力為10-50Pa，時間為3-5min進行抽濾后，45°C烘干，制得堿纖維；將上述所得的堿纖維放入容器中，加入異丙醇，攪拌5min后，再加入濃度為4%的氫氧化鈉水溶液和濃度為50%的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨水溶液，在45°C下反應4h，將所得反應產物用蒸餾水水洗2次，再用300mL的95%乙醇洗滌、攪拌30min后再用蒸餾水洗 3次，抽濾后45°C烘6h，即得季銨型陽離子纖維素吸附材料；季銨型陽離子纖維素吸附材料制備過程中，堿纖維、異丙醇、濃度為4%的氫氧化鈉水溶液和濃度為50 %的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨水溶液的配比按質量體積比計算，即堿纖維異丙醇濃度為4%的氫氧化鈉水溶液濃度為50%的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨水溶液為 1. 6g :60mL :12mL :6. OmL ； (2)、去除水中氯代乙酸將步驟(1)所制備的吸附柱安裝于經氯氣消毒的飲用水的出水管道或貯水容器的出水口，出水流經吸附柱時，吸附柱中季銨型陽離子纖維素將水中的氯代乙酸截留固定于吸附柱上，從而將其從水中去除；上述的一種去除飲用水中微量氯代乙酸的方法中所用的吸附柱，即由不銹鋼短管及季銨型陽離子纖維素吸附材料組成，季銨型陽離子纖維素吸附材料充填在不銹鋼短管內部， 填充密度為0. 06、. 08g/cm3 ；所述的不銹鋼短管長30-50公分，所述的不銹鋼短管的兩端為法蘭或衛生型卡盤連接。
上述的吸附柱用于飲用水管道或貯水容器上，以去除飲用水中微量氯代乙酸。所述的吸附柱采用可方便拆卸的方式與飲用水的出水管道或貯水容器連接，即通過吸附柱的不銹鋼短管與飲用水的出水管道或貯水容器采用法蘭連接或衛生型卡盤連接。
上述的吸附柱使用18(Γ360天后，吸附效果變差，此時要對吸附柱進行洗脫和再生，其洗脫和再生的方法如下將吸附柱從飲用水的出水管道或貯水容器上拆卸下來，先用0. lmol/L的NaOH溶液沖洗浸泡30min，然后用蒸餾水沖洗至中性，再用0. lmol/L的溶液沖洗進行活化再生， 最后用蒸餾水沖洗至中性，循環使用的次數可達3(Γ50次。
本發明的技術效果本發明的一種去除飲用水中微量氯代乙酸的方法，通過特制的吸附柱與飲用水的出水管道或貯水容器的出水口相連，在水溶液中，季銨型陽離子纖維素和氯代乙酸部分分子發生電離，季銨型陽離子與氯代乙酸陰離子通過庫倫力結合形成化學鍵，通過化學吸附將水中氯代乙酸截留固定于吸附柱上，將其從水中去除。該去除方法無二次污染，安裝操作簡單，成本低廉，無毒無害，并可循環利用，循環使用的次數可達3(Γ50次，應用前景可觀。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明進一步闡述，但并不限制本發明。
本發明所用的脫脂棉為醫用脫脂棉。
所選用的其他試劑均為分析純。
本發明所用的飲用水取自供單位及家庭直接飲用的桶裝水或住宅小區凈水機制水。
飲用水中氯代乙酸的濃度檢測方法按照中華人民共和國國家標準，生活飲用水標準檢驗方法一消毒副產物指標GB/T 5750. 10-2006進行。
飲用水中氯代乙酸的濃度檢測所用的儀器為安捷倫7890Α氣相色譜儀。
實施例1一種去除飲用水中微量氯代乙酸的方法，包括如下步驟(1)、吸附柱的制備取一根長為30公分的4分不銹鋼短管，將4克季銨型陽離子纖維素吸附材料填充在其中(填充密度約為0. 075g/cm3),即得吸附柱；所述的季銨型陽離子纖維素吸附材料通過如下方法制備將適量脫脂棉浸入17. 5%的氫氧化鈉水溶液中，攪拌lh，靜止浸泡24h后用水洗滌至中性，抽濾，45°C烘干，制得堿纖維；稱取上述堿纖維1. 6g放入錐形瓶中，加入60mL異丙醇，攪拌5min，加入12mL 4%的氫氧化鈉溶液和6. OmL 50%的3-氯_2_羥丙基三甲基氯化銨水溶液，在45°C下反應4h， 產物水洗2次，再用300mL 95%乙醇洗滌、攪拌30min后再用蒸餾水洗3次，控制壓力為 10-50Pa,時間為3-5min進行抽濾后，于45°C烘6h，即得季銨型陽離子纖維素吸附材料；(2)、去除水中氯代乙酸將步驟(1)所制備的吸附柱安裝于經氯氣消毒的飲用水出水管道或貯水容器的出水口，出水流經吸附柱時，吸附柱中季銨型陽離子纖維素吸附材料將氯代乙酸截留固定于吸附柱上，從而將其從水中去除。
最終出水按照中華人民共和國國家標準CB/T5750. 10-2006檢測，水中未檢出氯代乙酸。
上述的吸附柱使用18(Γ360天后，吸附效果變差，此時要對吸附柱進行洗脫和再生，其洗脫和再生的方法如下將吸附柱從飲用水的出水管道或貯水容器上拆卸下來，先用0. lmol/L的NaOH溶液沖洗浸泡30min，然后用蒸餾水沖洗至中性，再用0. lmol/L的溶液沖洗進行活化再生， 最后用水淋洗至中性即可循環使用。
上述的吸附柱在飲用水處理系統中使用，經過反復洗脫和再生，通過第η次與第1次吸附容量之比計算吸附效率(η = #χ100%，其中為吸附效率，為第η次的吸附容量，。為第一次的吸附容量)，最終WηW1Qi結果表明，循環利用10次，仍能保持95%以上的吸附效率，經過50次經洗脫和再生循環利用，吸附效率仍能達到90%以上。
以上僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種去除飲用水中微量氯代乙酸的方法，其特征在于包括如下步驟(1)、吸附柱的制備取一根長30-50公分的不銹鋼短管，把季銨型陽離子纖維素吸附材料填充在其中，控制填充密度為0. 06、. 08g/cm3,即得吸附柱；(2)、去除水中氯代乙酸將步驟(1)所制備的吸附柱安裝于經氯氣消毒的飲用水的出水管道或貯水容器的出水口，出水流經吸附柱時，季銨型陽離子纖維素吸附材料將飲用水中的氯代乙酸通過吸附捕獲，固定在吸附柱上，從而將氯代乙酸從飲用水中去除。
2.如權利要求1中所述的一種去除飲用水中微量氯代乙酸的方法中所用的吸附柱，其特征在于所述的吸附柱為由不銹鋼短管及季銨型陽離子纖維素吸附材料組成，季銨型陽離子纖維素吸附材料充填在不銹鋼短管內部，填充密度為0. 06、. 08g/cm3 ；所述的不銹鋼短管的兩端為法蘭或衛生型卡盤連接。
3.如權利要求2中所述的吸附柱，其特征在于所述的不銹鋼短管長30-50公分。
4.如權利要求3所述的吸附柱用于飲用水管道或貯水容器，以去除飲用水中微量氯代乙酸。
全文摘要
本發明提供一種去除飲用水中氯代乙酸的方法。在飲用水管道或貯水容器的出水口連接一根用季銨型陽離子纖維素填充的不銹鋼短管即吸附柱，以吸附去除飲用水中微量的氯代乙酸。本發明的一種去除飲用水中氯代乙酸的方法，具有吸附材料穩定、無毒、無害，設備簡單，吸附速度快，吸附柱可行再生和循環利用等優點。飲用水通過上述吸附柱后水中氯代乙酸被完全去除。
文檔編號B01J20/28GK102502914SQ20111034896
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者馮文煊, 劉劍青, 周艷, 文歡歡, 施文健, 楊琴淋, 陳軒, 韓悅 申請人:上海理工大學