本发明涉及污水处理,具体为一种基于耦合超滤的ppcps处理方法。
背景技术:
1、药品与个人护理品(ppcps)是一类新型微污染物,具有环境稳定性、难降解性以及生物累积性等特点,已经在城市水系统中广泛检测到其存在,对生态环境和人体健康产生破坏。再生水是城市水生态系统(地表水、地下水、饮用水、景观用水、农田灌溉、工业用水等)中ppcps污染最重要的“源”和“汇”,城市水系统80%以上ppcps污染来自再生水,在我国大力推进污水资源化再生利用的战略背景下,开展再生水中ppcps去除技术意义重大。
2、针对ppcps去除,国内外围绕混凝沉淀、高级氧化(包括臭氧氧化、过氧化氢氧化、fenton试剂、高铁酸盐、光催化等)、膜过滤、活性炭吸附及组合工艺等方法开展持续研究。混凝法具有成本低、易操作优势,但去除率较低(<50%),一般作为预处理单元使用。高级氧化技术(aops)主要通过自由基(oh·为主)的强氧化性实现ppcps降解,该技术去除效果较好但能耗较高,且ppcps氧化过程易产生生物化学持久性和毒性更强的二次污染(氧化副产物)。膜过滤技术(超滤uf、纳滤nf、反渗透ro)通过膜的分子截留作用实现微污染物去除,nf/ro膜过滤工艺对ppcps去除率高达99%以上,但nf/ro系统能耗非常高。活性炭吸附脱除ppcps成本低、易操作、无副产物生成且去除效率较高,但是吸附剂的再生利用与有效回收是需要解决的重要问题。基于以上的原因,本发明提出一种基于耦合超滤的ppcps处理方法。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足,本发明采用通过ppcps耦合超滤处理技术,采用共混法制备β-环糊精基-cu2o复合材料修饰的膜材料,并通过熔化悬浮冷凝法制得包覆型高铁酸钾复合材料,并将该β-环糊精基-cu2o复合材料和包覆型高铁酸钾复合材料与超滤系统进行耦合,使得ppcps首先被β-环糊精基-cu2o复合材料吸附和降解,同时,包覆型高铁酸钾复合材料释放高铁酸钾活性成分,对残留的ppcps进行氧化去除,通过这两种复合材料的协同作用,实现对再生水中ppcps的同步去除,本发明的处理方法具有没有膜污染、处理效果好、材料可回收、运行费用低的优点。
3、(二)技术方案
4、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于耦合超滤的ppcps处理方法,基于ppcps耦合超滤处理技术实现,包括以下步骤:
5、s1:β-环糊精基-cu2o复合材料的制备,并通过共混法实现β-环糊精基-cu2o复合材料对膜材料的修饰;
6、s2:利用熔化悬浮冷凝法制得包覆型高铁酸钾复合材料;
7、s3:将制备好的β-环糊精基-cu2o复合材料修饰的膜材料和包覆型高铁酸钾复合材料与超滤系统进行耦合。
8、优选的,所述步骤1中的具体操作,包括以下步骤;
9、s11:通过化学合成法制备出cu2o纳米粒子;
10、s12:将β-环糊精和cu2o纳米粒子按一定比例混合在合适的溶剂中,并对混合后的溶液进行充分混合;
11、s13:选取合适的膜材料,并将制备出的β-环糊精基-cu2o复合材料均匀的涂覆到膜材料上,实现对膜材料的修饰。
12、优选的,所述步骤11中对于cu2o纳米粒子的制备采用的是利用铜的化合物还原为cu2o纳米粒子原理实现的。
13、优选的,所述步骤12中对于溶剂的混合包括搅拌或超声波混合方式中的一种或多种实现。
14、优选的,所述步骤2中的具体操作,包括以下步骤:
15、s21:称取一定量β-环糊精于烧杯中,制备β-环糊精的饱和溶液,并进行水浴加热;
16、s22:在恒温搅拌下,将一定质量的去除不溶物质后的高铁酸钾晶体加入到β-环糊精饱和溶液中,待出现浑浊且有沉淀出现时,继续搅拌至包覆完成;
17、s23:停止加热并将得到的包覆型高铁酸钾产品进行干燥和研磨,得到粉末状的复合材料。
18、优选的,所述步骤21中在水浴加热下使得β-环糊精的饱和溶液由乳白色变成澄清。
19、优选的,所述步骤23中停止加热后搅拌冷却并置于4℃冰箱中冷藏24h,冷藏后抽滤洗去吸附在β-环糊精空腔外部的高铁酸钾和未包覆的β-环糊精,洗涤后于50℃真空干燥器中低温干燥。
20、优选的,所述步骤3中的具体操作,包括以下步骤:
21、s31:将制备好的β-环糊精基-cu2o复合材料修饰的膜材料和包覆型高铁酸钾复合材料引入超滤系统中;
22、s32:启动超滤系统,使再生水通过修饰后的膜材料和包覆型高铁酸钾复合材料,在这个过程中,ppcps首先被β-环糊精基-cu2o复合材料吸附和降解,同时,包覆型高铁酸钾复合材料释放高铁酸钾活性成分,对残留的ppcps进行氧化去除。
23、优选的,所述步骤31中β-环糊精基-cu2o复合材料修饰的膜材料和包覆型高铁酸钾复合材料的用量比例为(1-10):1。
24、(三)有益效果
25、与现有技术相比,本发明提供了一种基于耦合超滤的ppcps处理方法,具备以下有益效果:本发明采用通过ppcps耦合超滤处理技术,采用共混法制备β-环糊精基-cu2o复合材料修饰的膜材料,并通过熔化悬浮冷凝法制得包覆型高铁酸钾复合材料,并将该β-环糊精基-cu2o复合材料和包覆型高铁酸钾复合材料与超滤系统进行耦合,使得ppcps首先被β-环糊精基-cu2o复合材料吸附和降解,同时,包覆型高铁酸钾复合材料释放高铁酸钾活性成分,对残留的ppcps进行氧化去除,通过这两种复合材料的协同作用,实现对再生水中ppcps的同步去除,本发明的处理方法具有没有膜污染、处理效果好、材料可回收、运行费用低的优点。
1.一种基于耦合超滤的ppcps处理方法,基于ppcps耦合超滤处理技术实现,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种基于耦合超滤的ppcps处理方法,其特征在于,所述步骤1中的具体操作,包括以下步骤;
3.根据权利要求2所述的一种基于耦合超滤的ppcps处理方法,其特征在于,所述步骤11中对于cu2o纳米粒子的制备采用的是利用铜的化合物还原为cu2o纳米粒子原理实现的。
4.根据权利要求2所述的一种基于耦合超滤的ppcps处理方法,其特征在于,所述步骤12中对于溶剂的混合包括搅拌或超声波混合方式中的一种或多种实现。
5.根据权利要求1所述的一种基于耦合超滤的ppcps处理方法,其特征在于,所述步骤2中的具体操作,包括以下步骤:
6.根据权利要求5所述的一种基于耦合超滤的ppcps处理方法,其特征在于:所述步骤21中在水浴加热下使得β-环糊精的饱和溶液由乳白色变成澄清。
7.根据权利要求5所述的一种基于耦合超滤的ppcps处理方法,其特征在于:所述步骤23中停止加热后搅拌冷却并置于4℃冰箱中冷藏24h,冷藏后抽滤洗去吸附在β-环糊精空腔外部的高铁酸钾和未包覆的β-环糊精,洗涤后于50℃真空干燥器中低温干燥。
8.根据权利要求1所述的一种基于耦合超滤的ppcps处理方法,其特征在于,所述步骤3中的具体操作,包括以下步骤:
9.根据权利要求8所述的一种基于耦合超滤的ppcps处理方法,其特征在于,所述步骤31中β-环糊精基-cu2o复合材料修饰的膜材料和包覆型高铁酸钾复合材料的用量比例为(1-10):1。