[发明专利]选择性吸附全氟辛基磺酸盐的磁性氟化吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了选择性吸附全氟辛基磺酸盐的磁性氟化吸附剂及其制备方法和应用，其中，制备方法包括：(1)以1:2～1:20的质量比将具有阳离子交换能力的矿物材料置于0.01～0.5mol/L的氟化季铵碘化物溶液中，以便得到氟化矿物材料；(2)利用有机溶剂对所述氟化矿物材料进行洗涤，以便得到磁性氟化吸附剂粗品；以及(3)以1:2～1:50的质量比将纳米铁氧化物与所述磁性氟化吸附剂粗品混合并进行球磨处理，以便获得所述磁性氟化吸附剂。利用该方法制得的吸附材料对全氟辛基磺酸盐具有极高的选择性，快速的吸附速率，良好的磁性分离特性，且易再生并重复使用。本发明可用于处理含有全氟辛基磺酸盐的废水。

技术领域

本发明涉及化学材料领域，具体的，本发明涉及选择性吸附全氟辛基磺酸盐磁性氟化吸附剂、制备方法及其应用，更具体的，本发明涉及一种能够选择性吸附全氟辛基磺酸盐的磁性氟化吸附剂、一种制备选择性吸附全氟辛基磺酸盐的磁性氟化吸附剂的方法、选择性吸附全氟辛基磺酸盐的磁性氟化吸附剂的用途及一种再生选择性吸附全氟辛基磺酸盐的磁性氟化吸附剂的方法。

背景技术

全氟辛基磺酸盐(PFOS)是一种典型的全氟化合物，在2009年就已被斯德哥尔摩公约列入禁止使用的持久性有机物污染物名录，引起广泛关注。但是，介于其特殊性质，PFOS难以在短期内被其他化学品所取代，目前在镀铬、半导体以及泡沫灭火器生产等领域内PFOS仍然被使用。使用或生产PFOS都会对水环境带来污染。对于水环境中PFOS的去除，目前比较应用较多且效果较好的技术主要是吸附方法，包括活性炭、离子交换树脂、壳聚糖、无机矿物等都被广泛地研究。但是上述吸附材料对PFOS不具备选择性吸附能力，其吸附受水环境中共存有机物的影响严重，吸附床层容易在共存污染物的竞争作用下短时间内丧失对PFOS的去除能力，需要多次频繁的再生。氟化材料被证明是一种良好的选择性吸附材料，但其表面疏水特性，导致在水中会形成团聚，影响其吸附性能。粉末吸附材料例如粉末活性炭、碳纳米管、纳米硅材料等虽然对PFOS有较快的吸附去除能力，但难以分离回收。因此，开发高效选择性吸附以及分散性好并容易从水中分离回收的氟化材料是目前水中PFOS去除研究领域的一个热点。理想的吸附材料要求制备成本低，吸附快、吸附选择性好、容易分离，容易再生等优点。但是目前常规的吸附材料选择性差吸附慢，在实际应用中受水环境中无机和有机物的影响，吸附效果差。

因此，开发一种针对水中PFOS去除的高选择性且吸附速率快，容易分离的吸附材料是很有必要的。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种商业选择。

以下认识及设想，是发明人作出本发明的基础：

PFOS具有疏水疏油的特性，在水中碳氟链既排斥水分子同时也不亲和碳氢物质，而碳氟链之间有相互吸引的倾向。因此，可利用“相似相容”原理，在吸附剂表面进行有机氟化修饰，利用材料表面的碳氟链吸附水中的PFOS。而碳氟链的疏油作用又可以排斥碳氢有机物，从而达到选择性去除PFOS的目的。

无机矿物材料例如膨润土、蒙脱石、蛭石等，价格低廉，且具有优良的阳离子交换能力。若选择价格低廉的上述矿物材料，通过阳离子反应嫁接上氟化季铵碘化物，设计试验，可能制备出具有氟化表面的选择性吸附材料。

若将亲水性的纳米铁氧化物嵌入氟化材料的外表面，可以提高其表面亲水性，又不改变层内的氟化特性，且可以赋予材料磁性分离的特性。因此，可设计试验，可通过球磨的方法可能将纳米铁氧化物嵌入氟化材料表面，制备出外表面亲水内部氟化的选择性吸附PFOS的材料。这种材料很可能既高效选择性吸附PFOS，又不会因为过于疏水的表面而团聚，且能够被磁性分离。