本發明涉及水處理，尤其涉及一種使用超細粉末活性炭去除水中全氟化合物的方法。

背景技術：

1、全氟化合物是一種自然界中不存在的，由人工合成的新型持久性有機化合物。其分子中與碳原子相連的氫原子全部被氟原子所取代，并與羧基、磺酸基等各種親水性基團相連。全氟化合物具有疏水、拒油、耐高溫、顯著降低水表面張力等各種優良的性質，被廣泛應用于各行各業。然而，全氟化合物具有極高的穩定性，自然界中常規的太陽光照、化學作用和微生物的代謝作用等都無法使其降解，且全氟化合物在生物體內能夠長期存在，對生物體產生生殖毒性、內分泌干擾毒性、肝臟毒性和免疫毒性等諸多不利影響，目前全氟辛酸和全氟辛基磺酸已經被列為iarc?1類和2b類致癌物。

2、大量的使用讓全氟化合物不可避免地隨著各種途徑進入到水環境中，主要河湖水體都受到了全氟化合物污染的威脅。全氟化合物雖然通常以極低濃度存在于水體中，但其會隨徑流進入水源地，而常規自來水廠的設計初衷只針對顆粒物和病原微生物，對全氟化合物去除效果十分有限，因此大部分全氟化合物會進入出廠水和龍頭水，并通過飲用水暴露途徑被人體攝入。同時，2023年4月，新版《生活飲用水衛生標準》(gb5749-2022)正式實施，將全氟辛酸和全氟辛基磺酸納入附錄，規定限值分別為80ng/l和40ng/l，這都給飲用水行業控制全氟化合物污染風險帶來了新的要求和挑戰。

3、活性炭吸附是目前去除飲用水中全氟化合物有效且可行的方法。但自來水廠現有工藝中采用的顆粒活性炭或活性炭由于粒徑較大，在廠內有限的接觸時間內無法充分發揮其吸附容量，使其對全氟化合物的吸附效果十分有限。因此，對水廠現有活性炭吸附技術進行升級，提高對全氟化合物的去除效果，具有顯著的現實意義。

技術實現思路

1、本發明旨在至少一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明提供了一種使用超細粉末活性炭去除水中全氟化合物的方法。該方法采用超細粉末活性炭及其配套的強化混凝沉淀工藝，實現了水中全氟化合物的有效去除，使用高分子絮凝劑的強化混凝工藝在高效沉降分離投加到水中的超細粉末活性炭的同時，進一步提高全氟化合物的去除效果，避免了超細粉末活性炭帶來的額外影響，降低了出水中全氟化合物的濃度，保障了自來水廠、生活污水處理廠、工業廢水處理廠、再生水廠出水水質滿足相關要求。

2、為此，本發明第一方面提供了一種使用超細粉末活性炭去除水中全氟化合物的方法，所述方法包括以下步驟：

3、在含有全氟化合物的待處理水樣中加入活性炭炭漿，進行第一攪拌處理，得到第一混合液；

4、向所述第一混合液中加入混凝劑，進行第二攪拌處理，得到第二混合液；

5、向所述第二混合液中加入絮凝劑，進行第三攪拌處理，得到第三混合液；

6、去除所述第三混合液中的沉淀，從而實現所述待處理水樣中全氟化合物的去除；

7、其中，所述活性炭炭漿中采用的活性炭為超細粉末活性炭，所述超細粉末活性炭的中值粒徑為1μm-5μm，比表面積為900m2/g-1500m2/g，平均孔徑為1.5nm-2.0nm，總孔隙容積0.4ml/g-0.8ml/g。

8、本發明提供的方法通過采用預加工中值粒徑小于5μm的超細粉末活性炭來吸附水中的全氟化合物，同時配合混凝劑與絮凝劑聯用的強化混凝工藝，將吸附全氟化合物的超細粉末活性炭從水中高效分離，避免了超細粉末活性炭對自來水廠原有工藝的沖擊；同時，該方法中使用的超細粉末活性炭以預加工炭漿的形式運輸并在水廠投加，規避了該超細粉末活性炭在生產、運輸和使用過程中可能會帶來的粉塵爆炸隱患，降低了工人操作環境污染問題；此外，本發明選用的絮凝劑還能進一步通過靜電作用將全氟化合物進一步去除，充分保障水質安全。

9、根據本發明的實施例，所述活性炭炭漿中超細粉末活性炭的含量為10wt％-30wt％。

10、根據本發明的實施例，所述第一混合液中所述超細粉末活性炭的含量為5mg/l-40mg/l。

11、根據本發明的實施例，所述第二混合液中所述混凝劑的含量為5mg/l-20mg/l。

12、根據本發明的實施例，所述混凝劑包括聚合氯化鋁、硫酸鋁、三氯化鐵、聚合硫酸鐵中的至少一種。

13、根據本發明的實施例，所述混凝劑中單質鋁或單質鐵的含量≥10wt％。

14、根據本發明的實施例，所述第三混合液中所述絮凝劑的含量為0.1mg/l-1mg/l。

15、根據本發明的實施例，所述絮凝劑包括陽離子型絮凝劑。

16、根據本發明的實施例，所述陽離子型絮凝劑包括陽離子型聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨中的至少一種。

17、根據本發明的實施例，所述全氟化合物包括全氟烷基酸、全氟烷基磺酸中的至少一種。

18、根據本發明的實施例，所述全氟烷基酸包括全氟丁酸、全氟戊酸、全氟己酸、全氟庚酸、全氟辛酸、全氟壬酸、全氟癸酸中的至少一種。

19、根據本發明的實施例，所述全氟烷基磺酸包括全氟丁基磺酸、全氟己基磺酸、全氟辛基磺酸、全氟癸基磺酸中的至少一種。

20、根據本發明的實施例，所述第一攪拌處理的時間為5min-30min。

21、根據本發明的實施例，所述第一攪拌處理的攪拌強度以水力梯度計為600/s-1000/s。

22、根據本發明的實施例，所述第二攪拌處理的時間為10s-60s。

23、根據本發明的實施例，所述第二攪拌處理的攪拌強度以水力梯度計為600/s-1000/s。

24、根據本發明的實施例，所述第三攪拌處理的時間為10min-30min。

25、根據本發明的實施例，所述第三攪拌處理的攪拌強度以水力梯度計為30/s-60/s。

26、根據本發明的實施例，所述方法進一步包括：

27、在含有全氟化合物的待處理水樣中加入ph調節劑，調節所述待處理水樣的ph值為6.0-7.5。

28、根據本發明的實施例，所述ph調節劑包括酸性調節劑和/或堿性調節劑。

29、根據本發明的實施例，所述酸性調節劑包括硫酸、鹽酸、硝酸、二氧化碳中的至少一種。

30、根據本發明的實施例，所述堿性調節劑包括氫氧化鈉、石灰、碳酸鈉中的至少一種。

31、根據本發明的實施例，去除所述第三混合液中的沉淀的步驟包括：

32、對所述第三混合液進行沉淀處理，至上清液的濁度＜1ntu；

33、對所述上清液進行過濾處理，至濾液的濁度＜0.3ntu。

34、根據本發明的實施例，所述沉淀處理的時間為30min-120min。

35、根據本發明的實施例，所述方法進一步包括：

36、對所述上清液進行過濾處理，至濾液的濁度＜0.3ntu，調節所述濾液的ph值為6.5-8.5。

37、本發明相對于現有技術的有益效果：

38、(1)本發明提供的方法采用粒徑更小的超細粉末活性炭對全氟化合物具有更好的去除效果，但超細粉末活性炭本身在水中不易除去，會造成二次污染，本發明通過聯用特定的混凝劑和絮凝劑、并采用特定的步驟和工藝參數，實現整體較好的相互作用，能高效除去超細粉末活性炭，避免了使用超細粉末活性炭帶來的二次污染問題，減少了對自來水廠、生活污水處理廠、工業廢水處理廠、再生水廠現有工藝的干擾；此外，本發明選用的絮凝劑還能進一步去除全氟化合物，提升水處理效率；

39、(2)本發明使用的超細粉末活性炭以預加工炭漿的形式運輸并在水廠投加，規避了該超細粉末活性炭在生產、運輸和使用過程中可能會帶來的粉塵爆炸隱患，降低了工人操作環境污染問題；

40、(3)本發明提供的方法簡單便捷，無需在水廠增加額外構筑物，且使用方式、頻次與規模靈活便捷，對飲用水處理成本影響有限，解決了自來水廠、生活污水處理廠、工業廢水處理廠、再生水廠面臨的全氟化合物污染問題且不產生額外影響，具有較好的經濟性和實際應用前景。

41、本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。