[发明专利]一种基于腐殖酸酯化、醚化改性的吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境吸附材料技术领域，具体为一种基于腐殖酸酯化、醚化改性的吸附材料及其制备方法。

背景技术

作为有机氯污染物中的一大类，有机氯农药因具有广谱、高效的杀虫除草作用，曾在全世界范围内被大量使用。含氯有机污染物易在生物体内积累，尤其易在脂肪等脂溶性细胞中累积；生物有机体在生长发育过程中能直接从环境介质或从消耗的食物中摄取该物质并蓄积，对人体健康和生态环境造成严重危害。因其特殊的结构和性质，有机氯污染物在环境中具有长期残留性、半挥发性和生物积累性；对人体具有高毒性、潜在致癌性和内分泌干扰性。

目前，对含氯有机污染物的污染控制方法主要有从源头控制预防和在末端降解修复两种方法。对有机氯污染物的新污染要从源头上进行控制，防止其进入环境造成污染；对已经存在的污染，主要是研究从环境中清除的方法，包括物理法、化学法、生物法等。光催化氧化法需在紫外光的条件下才能降解污染物，而实际水体中为可见光，不能达到降解需要的条件；化学氧化法与还原脱氯法等受传质因素的影响，在处理低浓度有机氯污染时，去除率较低；生物修复法则存在修复周期长，修复污染物种类单一等缺点。吸附法同时具有操作简便、安全、设备简单，能高效吸附水体中低浓度有机氯污染物等优点，因此，吸附法是一种处理水体中微痕量有机氯污染物污染的理想方法。

一般来说，吸附法对于微痕量有毒有机物的去除具有显著的特点。常用的去除水体中有机氯污染物的环境材料包括活性炭、碳纳米管、沸石、粘土矿物等无机吸附剂，壳聚糖、纤维素、Tenax-TA等有机吸附剂以及根据有机氯污染物的亲脂憎水特性合成的类脂吸附剂。

上述传统的各种吸附剂用于清除水体中的污染物时，大多只能清除水体中大量和微量存在的污染物，对于痕量级的OCPs吸附效果却不明显。近年来，海洋中有机氯污染物(包括PCBBs、有机氯农药、多环芳烃)在近岸海水、沉积物和海洋生物体内普遍检出。这些有机化合物在生物体内的含量普遍高于其在海水中的含量，说明在海水中溶解度较低的有机氯污染物可以溶解在生物有机相中，并在生物体内富集，且多分布在脂肪组织内。受到有机氯污染物在生物体脂肪内易富集的启示，不少学者开始设计制备一类脂溶性高、与有机氯污染物有很好的相容性的类脂吸附剂，对吸附微痕量有机氯污染物均有较好的效果。有学者采用相转化法制备了一种类脂/醋酸纤维素复合吸附剂，能高效吸附去除水中低剂量亲脂性有机污染物。并利用超声技术强化了类脂的均匀分散程度，同时考察了铸膜温度对类脂分散效果的影响。还有学者提出一种球形复合吸附剂，并对其制备方法、形态结构及其对水中两种低浓度有机氯农药的吸附性能进行了研究，结果表明，所制备的新型生物类脂复合吸附剂性能稳定，对水中亲脂性有机物具有较高的吸附效能。更有学者用脂类物质和醋酸纤维素复合膜形成一种吸附材料，在实验室流水条件下研究了林丹、艾氏剂、环氧七氯、滴滴涕及六氯苯在三油酸酯—半渗透膜采样器中的富集，初步研究结果表明这种组合材料可以用来分析水体微量或痕量有毒有机污染物的富集预处理。

传统的活性炭、壳聚糖、粘土矿物等吸附剂和有机氯污染物的相容性不高，而这些吸附剂吸附有机氯污染物的推动力主要为有机氯污染物的疏水性，因此，这些吸附剂吸附有机氯污染物在单位比表面积上的吸附量很小，且废弃的饱和吸附剂处理不当易造成二次污染。现有技术中公开的类脂性吸附剂大多基于物理作用将类脂三油酸甘油酯包埋到醋酸纤维素或活性炭等天然吸附剂中。此法虽然简单，对水体中的微痕量有机氯污染物也有较好的去除效率，但是其制备成本较高，得到的环境材料稳定性不够，易脱落，使用中会造成二次污染。因此，寻找一种化学方法制备吸附容量高、吸附速率快的类脂吸附剂是实现吸附剂稳定不易脱落的关键。

腐植酸(HA)含碳、氢、氧、氮、硫等元素；它是一个大分子包含几个相似的结构单元，每个结构单元又有芳核、桥键和活性基团三个主要部分。目前所假定的腐植酸分子模型中Stevenson的腐植酸模型较为典型，其中N和O作为桥接单元连接着结构单元，羧基接在芳香环和脂肪结构上，有自由和结合的酚羟基和醌结构。活性基团主要是含氧的酸官能团(羧基、酚羟基等)、中性官能团(醇羟基、醚基、酮基等)和碱性官能团(胺基和酰胺基)，正是由于具有多种活性基团，使腐植酸在土壤中表现出多种活性。

发明内容

本发明以腐殖酸为原料，将其依次进行酯化、醚化改性制备出一种能同时高效吸附富集水体及土壤中存在的多种含氯有机污染物的吸附剂材料，吸附去除水体及土壤中的含氯有机污染物。本发明目的通过下述技术方案来实现：