[发明专利]一种去除水体中纳米颗粒的方法

说明书

技术领域

   本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种去除水体中纳米颗粒的方法。

背景技术

近年来，纳米产业的发展速度显著加快。纳米材料被广泛应用于多个领域，包括除草剂、化妆品、打印机、电子产品、地下水修复、污废水处理等。然而，纳米材料的潜在危害也逐渐为人们所重视，比如纳米颗粒的生物毒性已成为近年来的一个研究热点。考虑到纳米颗粒的生物毒性和广泛应用导致的潜在暴露风险，国内外近年来对纳米颗粒在水体中的凝聚或分散特点及其去除效率展开了相关研究。因此很有必要找到一种传统的去除水体中纳米颗粒的方法。

混凝是一种传统的水处理工艺，尤其是对去除水体中的胶体和颗粒物质具有很好的效果。现已有一些用混凝的方法去除水体中纳米颗粒的研究，但是这些研究都局限于那些传统的混凝剂，如FeCl₃, AlCl₃, Al₂(SO₄)₃和PAC(聚合氯化铝)，对PFS(聚合硫酸铁)的应用研究一直都被忽略。

我们的研究发明表明，聚合硫酸铁是一种很高效的混凝剂，在低投加量的条件下即可对纳米颗粒有很好的去除效果。

本发明通过向水体中投加聚合硫酸铁混凝剂，经混凝、絮凝及沉淀过程后，纳米颗粒的去除率达到75%以上，进一步用滤膜过滤后，去除率达98%以上。

    发明内容

    本发明的目的在于提供一种简单、便于操作、费用低的去除水体中纳米颗粒的方法，以消除其在水体中潜在的暴露风险。

本发明提出的去除水体中纳米颗粒的方法，具体步骤为：向含有纳米颗粒的水体中投加聚合硫酸铁混凝剂，经快速搅拌、慢速搅拌及沉淀阶段，去除水体中的纳米颗粒；

(1) 快速搅拌阶段，以500~700rpm的转速搅拌30s~2min，

(2) 慢速搅拌阶段，以100~200rpm 的转速搅拌10~20min；

(3) 沉淀阶段，沉降时间在20min以上，沉淀后浊度的去除率达75%以上，进一步用低于1μm的滤膜过滤后的去除率达98%以上。

本发明中，所述的聚合硫酸铁混凝剂，为市售产品，其铁含量为21.3%，以Fe的投加量计，聚合硫酸铁混凝剂的投加量为0.1~1mM。

本发明中，所述纳米颗粒为纳米二氧化钛颗粒。

本发明的有益效果在于：整个过程简单、便于操作、费用低，且具有很高的去除率。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明的特点，但是这些实施例并不是用来以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：

纳米颗粒悬浊液的制备：用自来水配置30mg/L的纳米二氧化钛悬浊液，超声分散30min，超声后测其浊度为275 NTU。

聚合硫酸铁混凝剂的配置：将市售的含铁21.3%的聚合硫酸铁粉末，用去离子水配置成质量分数为8%的混凝剂储备液，如称取4g聚合硫酸铁粉末溶于46g去离子水中。

向超声后的悬浊液中投加0.3mM的聚合硫酸铁混凝剂储备液，立即以650rpm的速度快速搅拌1min，然后以150rpm的速度慢速搅拌15min，搅拌完成后静置沉淀30min。沉淀后测其剩余浊度为58.0 NTU，即有78.9%的去除率。进一步将上清液用0.45μm的滤膜进行过滤，测其过滤后滤液浊度为4.35 NTU，即去除率达到98.4%。

实施例2：

纳米颗粒悬浊液的制备：同实施例1。超声后测其浊度为256 NTU。

聚合硫酸铁混凝剂的配置：同实施例1。

向超声后的悬浊液中投加0.1mM的聚合硫酸铁混凝剂储备液，立即以500rpm的速度快速搅拌30s，然后以100rpm的速度慢速搅拌10min，搅拌完成后静置沉淀30min。沉淀后测其剩余浊度为57.3 NTU，即有77.6%的去除率。进一步将上清液用0.45μm的滤膜进行过滤，测其过滤后滤液浊度为4.61 NTU，即去除率达到98.2%。

实施例3：纳米颗粒悬浊液的制备：同实施例1。超声后测其浊度为353 NTU。

聚合硫酸铁混凝剂的配置：同实施例1。

向超声后的悬浊液中投加1mM的聚合硫酸铁混凝剂储备液，立即以700rpm的速度快速搅拌2min，然后以200rpm的速度慢速搅拌20min，搅拌完成后静置沉淀60min。沉淀后测其剩余浊度为85.2 NTU，即有75.9%的去除率。进一步将上清液用0.45μm的滤膜进行过滤，测其过滤后滤液浊度为6.49 NTU，即去除率达到98.2%。