一种电子射线去除水中腐植酸的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103553177 A (43)申请公布日 2014.02.05 CN 103553177 A (21)申请号 201310594166.6 (22)申请日 2013.11.21 C02F 1/30(2006.01) C02F 101/34(2006.01) (71)申请人 黑龙江省科学院技术物理研究所 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区科研 街 26 号 (72)发明人 梁宏斌 张玉宝 斯琴图雅 王强 (74)专利代理机构 哈尔滨市松花江专利商标事 务所 23109 代理人 牟永林 (54) 发明名称 一种电子射线去除水中腐植酸的方法 (57) 摘要 一种电。

2、子射线去除水中腐植酸的方法， 它涉 及一种水处理的方法。本发明是要解决现有去除 水中腐植酸的方法存在去除水中腐植酸过程中产 生二次污染的问题。制备方法 ： 采用水泵向含有 腐植酸的天然水体中通入空气， 然后采用电子加 速器向天然水体中持续辐照电子射线。本发明通 过电子射线与水分子反应生成各类活性自由基粒 子， 这些活性自由基粒子再与水中的腐植酸发生 氧化还原反应， 将腐植酸分子降解为小分子物质， 不需要再处理任何物质， 无二次污染。 本发明用于 去除水中腐植酸。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请。

3、 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103553177 A CN 103553177 A 1/1 页 2 1. 一种电子射线去除水中腐植酸的方法， 其特征在于电子射线去除水中腐植酸的方法 是按以下步骤进行 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入30L60L的空气， 通入时间为 30min 60min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电子射 线辐照能量为 0.5MeV 3MeV， 电子射线辐照剂量为 5kGy 50kGy， 所述腐植酸的浓度为 10mg/L 40mg/L ； 2. 根据权利要求 1 所述的一种电子射线去除。

4、水中腐植酸的方法， 其特征在于所述的电 子射线辐照能量为 0.8MeV。 3. 根据权利要求 1 所述的一种电子射线去除水中腐植酸的方法， 其特征在于所述的电 子射线辐照能量为 1MeV。 4. 根据权利要求 1 所述的一种电子射线去除水中腐植酸的方法， 其特征在于所述的电 子射线辐照能量为 2MeV。 5. 根据权利要求 1 所述的一种电子射线去除水中腐植酸的方法， 其特征在于所述的电 子射线辐照剂量为 10kGy。 6. 根据权利要求 1 所述的一种电子射线去除水中腐植酸的方法， 其特征在于所述的电 子射线辐照剂量为 20kGy。 7. 根据权利要求 1 所述的一种电子射线去除水中腐植酸的。

5、方法， 其特征在于所述的电 子射线辐照剂量为 30kGy。 权 利 要 求 书 CN 103553177 A 2 1/4 页 3 一种电子射线去除水中腐植酸的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种水处理的方法。 背景技术 0002 日趋严重的饮用水源的污染问题已经开始受到人们的普遍关注， 水中大量存在的 天然有机物， 如腐植酸类物质是水中一种重要的还原性有机物， 是造成当今饮用水问题的 一个重要因素。 腐植酸广泛存在于土壤、 沉积物和水中， 是动植物残骸在自然界厌氧条件下 经微生物和化学过程分解的最终产物。 天然水体中的腐植酸来源于土壤腐殖质低分子量组 分以及水生植物的分解和低等的浮游生物。。

6、腐植酸是天然水体中有机物的主要组成部分， 一般水源中腐植酸的浓度在 10mg/L 15mg/L， 约占水中总有机物 50% 90%。水中腐植酸 具有令人不快的色和味， 影响重金属在水中的迁移和归宿， 而且水中腐植酸是饮水氯化消 毒致突变物生成的主要前体物， 因此水中腐植酸去除越来越引起人们的重视。 0003 水中腐植酸可以和水处理中的氯气发生反应， 生成致癌的含氯化合物。氯用于饮 用水消毒已有近百年的历史， 它所体现出来的经济效益和社会效益是巨大的。然而在用氯 作饮用水消毒时， 又会和水中存在的腐植酸中的官能团如羟基、 羰基、 酯基和羧基产生反 应， 生成一系列有机氯代物， 其中挥发性氯代有机。

7、物主要是低分子量的氯代烃如三氯甲烷， 非挥发性氯代有机物有氯代苯、 氯乙腈、 氯乙酸、 氯代酮和氯代醛等。有机物氯化生成的副 产物之一是氯乙腈， 在动物的体外试验中， 对哺乳动物成对染色体的交换具有诱导作用， 可 诱导小鼠皮肤肿瘤和肺部肿瘤的生成。实际观察和试验研究都证明， 氯化消毒的典型产物 三氨甲烷具有全身中毒作用和远期效应， 特别引人注意的是它对人和动物的致癌作用， 而 在远期影响方面， 有研究发现， 三氯甲烷具有胚胎毒性， 表现为受胎功能降低， 三氯甲烷还 能引起脂肪肝与肾功能障碍， 三氯甲烷和四氯化碳能引起大白鼠发生肝癌和胃癌。研究还 发现， 即使是低剂量的氯也可产生氯化反应而导致氯。

8、进入有机化合物。氯进入有机化合物 中可增加它的亲脂性， 从而引发生成生物体内毒性和非极性化合物， 这些化合物不易发生 生物降解， 因而积蓄量大。当水中含溴化物时， 氯溴甲烷的毒性比三氯甲烷更强。由于它有 很强的络合作用， 可使很多有害物质 “有机化” ， 改变有害物质在环境中的迁移和扩散等行 为。虽然这些化合物在水体中的含量极低， 但对人类健康却具有较大的潜在危害性。研究 表明， 饮水中腐植酸是导致肝癌和大骨节病的环境因素之一。 因此， 去除水中腐植酸对饮用 水水质， 人类的健康都具有重要意义。 去除水中腐植酸的方法主要有活性炭吸附法、 光化学 催化氧化法、 光电化学法、 强化混凝、 膜技术等。

9、。 0004 活性炭吸附法、 强化混凝法和膜技术， 都是将水中溶解的腐植酸转变为固体状态， 实际上只是将污染物由溶解的液态转变成固体状态， 污染物并没有消失， 即液体污染变成 固体污染， 同时在使用一段时间后都需要对吸附剂、 混凝剂、 膜进行处理否者不能继续使 用， 存在去除水中腐植酸过程中产生二次污染的问题。 发明内容 说 明 书 CN 103553177 A 3 2/4 页 4 0005 本发明是要解决现有去除水中腐植酸的方法存在去除水中腐植酸过程中产生二 次污染的问题， 而提供一种电子射线去除水中腐植酸的方法。 0006 本发明一种电子射线去除水中腐植酸的方法， 具体是按以下步骤进行 ：。

10、 0007 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 60L 的 空气， 通入时间为 30min 60min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电子射线辐照能量为 0.5MeV 3MeV， 电子射线辐照剂量为 5kGy 50kGy， 所述腐植酸的浓 度为 10mg/L 40mg/L ； 0008 通入空气的目的是增加水中氧的含量， 达到自由基促进剂的作用， 增强辐照的效 果， 在达到相同去除效果的情况下， 使水的辐照剂量减少， 起到节能增效的作用。 0009 本发明的有益效果是 ： 0010 1、 本发明利用电子加速器产生的电子射线作用于天然水体，。

11、 通过电子射线与水分 子反应生成各类活性自由基粒子， 这些活性自由基粒子再与水中的腐植酸发生氧化还原反 应， 将腐植酸分子降解为小分子物质， 不需要再处理任何物质， 不存在二次污染。整个处理 过程高效、 快速、 无二次污染， 加工过程中不产生废水、 废气和废物， 是一种绿色加工方法。 0011 2、 本发明处理后的天然水体中的腐植酸含量明显降低， 同时化学耗氧量明显降 低， 色度基本消除。作为消毒副产物前驱物的水体腐植酸， 已经有效去除， 对提高水体质量 和人体健康均有重要意义。 附图说明 0012 图 1 为电子射线辐照剂量 - 去除率曲线图 ； 0013 图 2 为电子射线辐照剂量 -CO。

12、D 曲线图 ； 0014 图 3 为电子射线辐照剂量 - 色度曲线图。 具体实施方式 0015 具体实施方式一 ： 本实施方式一种电子射线去除水中腐植酸的方法， 按以下步骤 进行 ： 0016 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 60L 的 空气， 通入时间为 30min 60min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电子射线辐照能量为 0.5MeV 3MeV， 电子射线辐照剂量为 5kGy 50kGy， 所述腐植酸的浓 度为 10mg/L 40mg/L ； 0017 本实施方式通入空气的目的是增加水中氧的含量， 达到自由基促进剂的作用， 增。

13、 强辐照的效果， 在达到相同去除效果的情况下， 使水的辐照剂量减少， 起到节能增效的作 用。 0018 本实施方式利用电子加速器产生的电子射线作用于天然水体， 通过电子射线与水 分子反应生成各类活性自由基粒子， 这些活性自由基粒子再与水中的腐植酸发生氧化还原 反应， 将腐植酸分子降解为小分子物质， 不需要再处理任何物质。 整个处理过程高效、 快速、 无二次污染， 加工过程中不产生废水、 废气和废物， 是一种绿色加工方法。 0019 本实施方式处理后的天然水体中的腐植酸含量明显降低， 同时化学耗氧量明显降 低， 色度基本消除。作为消毒副产物前驱物的水体腐植酸， 已经有效去除， 对提高水体质量 说。

14、 明 书 CN 103553177 A 4 3/4 页 5 和人体健康均有重要意义。 0020 具体实施方式二 ： 本实施方式与具体实施方式一不同的是 ： 所述的电子射线辐照 能量为 0.8MeV。其它与具体实施方式一相同。 0021 具体实施方式三 ： 本实施方式与具体实施方式一或二不同的是 ： 所述的电子射线 辐照能量为 1MeV。其它与具体实施方式一或二相同。 0022 具体实施方式四 ： 本实施方式与具体实施方式一或三不同的是 ： 所述的电子射线 辐照能量为 2MeV。其它与具体实施方式一或三相同。 0023 具体实施方式五 ： 本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是 ： 所述的电。

15、子 射线辐照剂量为 10kGy。其它与具体实施方式一至四之一相同。 0024 具体实施方式六 ： 本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是 ： 所述的电子 射线辐照剂量为 20kGy。其它与具体实施方式一至五之一相同。 0025 具体实施方式七 ： 本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是 ： 所述的电子 射线辐照剂量为 30kGy。其它与具体实施方式一至六之一相同。 0026 通过以下试验验证本发明的有益效果 ： 0027 试验一 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 的空气， 通入时间为 30min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线，。

16、 电子射 线辐照能量为 1MeV， 电子射线辐照剂量为 5kGy， 所述腐植酸的浓度为 10mg/L。 0028 试验二 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 的空气， 通入时间为 30min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电子射 线辐照能量为 1MeV， 电子射线辐照剂量为 15kGy， 所述腐植酸的浓度为 10mg/L。 0029 试验三 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 的空气， 通入时间为 30min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电子射 线辐照能量为 1MeV， 电。

17、子射线辐照剂量为 30kGy， 所述腐植酸的浓度为 10mg/L。 0030 试验四 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 的空气， 通入时间为 30min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电子射 线辐照能量为 1MeV， 电子射线辐照剂量为 50kGy， 所述腐植酸的浓度为 10mg/L。 0031 试验五 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 的空气， 通入时间为 30min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电子射 线辐照能量为 1MeV， 电子射线辐照剂量为 5kGy， 所述腐。

18、植酸的浓度为 20mg/L。 0032 试验六 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 的空气， 通入时间为 30min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电子射 线辐照能量为 1MeV， 电子射线辐照剂量为 15kGy， 所述腐植酸的浓度为 20mg/L。 0033 试验七 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 的空气， 通入时间为 30min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电子射 线辐照能量为 1MeV， 电子射线辐照剂量为 30kGy， 所述腐植酸的浓度为 20mg/L。 003。

19、4 试验八 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 的空气， 通入时间为 30min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电子射 线辐照能量为 1MeV， 电子射线辐照剂量为 50kGy， 所述腐植酸的浓度为 20mg/L。 0035 试验九 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 说 明 书 CN 103553177 A 5 4/4 页 6 的空气， 通入时间为 30min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电子射 线辐照能量为 1MeV， 电子射线辐照剂量为 5kGy， 所述腐植酸的浓度为。

20、 40mg/L。 0036 试验十 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 的空气， 通入时间为 30min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电子射 线辐照能量为 1MeV， 电子射线辐照剂量为 15kGy， 所述腐植酸的浓度为 40mg/L。 0037 试验十一 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 的空气， 通入时间为 30min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电 子射线辐照能量为 1MeV， 电子射线辐照剂量为 30kGy， 所述腐植酸的浓度为 40mg/L。 0038 试验十。

21、二 ： 采用水泵向含有腐植酸的天然水体中通入空气， 每升天然水体通入 30L 的空气， 通入时间为 30min， 然后采用电子加速器向天然水体中持续辐照电子射线， 电 子射线辐照能量为 1MeV， 电子射线辐照剂量为 50kGy， 所述腐植酸的浓度为 40mg/L。 0039 通过紫外分光光度法检测试验一至试验十二的水中腐植酸去除率， 绘制曲线， 如 图 1 所示， 图 1 是电子射线辐照剂量 - 去除率曲线图， 其中曲线是腐植酸的浓度为 10mg/ L 在不同辐照剂量对水中腐植酸去除率的影响曲线 （根据试验一至试验四检测结果绘制而 成） ， 曲线是腐植酸的浓度为20mg/L在不同辐照剂量对水。

22、中腐植酸去除率的影响曲线 （根 据试验五至试验八检测结果绘制而成） ， 曲线是腐植酸的浓度为 40mg/L 在不同辐照剂量 对水中腐植酸去除率的影响曲线 （根据试验九至试验十二检测结果绘制而成） ； 从图 1 中可 以看出吸光度越大腐植酸含量越高。通过计算 (1-a/A)100% 得到去除率 （A 为辐照前吸 光度， a 为辐照后吸光度） ， 去除率越高说明辐照后水中腐植酸的含量与辐照前比较降低的 幅度越大， 去除率能够说明辐照对水中腐植酸的去除效果。通过 GB11914-89 重铬酸钾法 检测试验一至试验十二的水中腐植酸 COD， 绘制曲线， 如图 2 所示， 图 2 是电子射线辐照剂 量 。

23、-COD 曲线图， 其中曲线是腐植酸的浓度为 10mg/L 在不同辐照剂量对水中腐植酸 COD 的影响曲线 （根据试验一至试验四检测结果绘制而成） ， 曲线是腐植酸的浓度为 20mg/L 在不同辐照剂量对水中腐植酸 COD 的影响曲线 （根据试验五至试验八检测结果绘制而成） ， 曲线是腐植酸的浓度为 40mg/L 在不同辐照剂量对水中腐植酸 COD 的影响曲线 （根据试 验九至试验十二检测结果绘制而成） ； 从图 2 中可以看出随着辐照剂量的增加， COD 逐渐降 低， 辐照后腐植酸水溶液 COD 的降低， 表示水中腐植酸经过电子辐照后发生氧化还原反应， 已被降解为小分子物质。通过铂钴比色法检。

24、测试验一至试验十二的水中腐植酸色度， 绘制 曲线， 如图 3 所示， 图 3 是电子射线辐照剂量 - 色度曲线图， 其中曲线是腐植酸的浓度为 10mg/L 在不同辐照剂量对水中腐植酸色度的影响曲线 （根据试验一至试验四检测结果绘制 而成） ， 曲线是腐植酸的浓度为20mg/L在不同辐照剂量对水中腐植酸色度的影响曲线 （根 据试验五至试验八检测结果绘制而成） ， 曲线是腐植酸的浓度为 40mg/L 在不同辐照剂量 对水中腐植酸色度的影响曲线 （根据试验九至试验十二检测结果绘制而成） ； 从图 3 中可以 看出随着辐照剂量的增加， 色度逐渐减弱。 腐植酸水溶液带有颜色， 是由于腐植酸分子上的 发色。

25、基团引起的。经过电子辐照后， 颜色逐渐消失， 说明腐植酸分子上的发色基团 （多含有 不饱和共轭链， 如 -C=C-、 -N=N-、 -N=O， 一端与含有供电子基 -OH、 -NH2或吸收电子基 -NO2、 C=O 的基团相连 , 另一端与电性相反的基团相连 ) 已经发生化学反应， 失去原有的不饱和 结构， 因此也就不再产生颜色， 从而说明腐植酸分子经过电子辐照后分子结构发生改变， 起 分子上的还原性基团已经被氧化。 说 明 书 CN 103553177 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103553177 A 7 2/2 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103553177 A 8 。