[發明專利]一種多孔無機填料固定醌化合物的制備方法

無效

• 申請號: 201010196307.5
• 申請日: 2010-06-10
• 公開（公告）號: CN101862680A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 呂紅;袁守志;周集體;王競
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01J31/26
• 分類號: B01J31/26;C02F3/28;C02F101/38;C02F101/36
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明屬于環境工程水處理技術領域，涉及多孔無機填料固定醌化合物的制備方法。

背景技術

隨著人類社會的快速發展，工業化水平不斷提高，產生了大量難降解有機廢水(如含鹵代、偶氮及硝基芳烴廢水)。生物法由于反應條件溫和，費用低，產生的污泥量少，而成為目前普遍采用的處理方法。研究表明，鹵代、偶氮健及硝基等具有極強的吸電子效應，使含有這些基團的化合物直接通過氧化途徑難以得到降解。而這些難降解有機物經厭氧生物處理，可提高其后續好氧可生化性。因此厭氧-好氧工藝是處理這類廢水的最有效方法。但是多數微生物在厭氧條件下，代謝速率緩慢，因此厭氧處理成為這類化合物完全生物降解的瓶頸。

近年來，人們研究發現醌類化合物能夠加速這類有毒且難降解有機物(如鹵代、偶氮和硝基芳烴等)的厭氧生物轉化。其中水溶性醌類化合物如蒽醌-2-磺酸(AQS)、蒽醌-2，6-二磺酸(AQDS)等催化效果最為明顯。但在實際的水處理體系中，外加水溶性醌化合物如AQS(或AQDS)易隨出水流失，造成二次污染。

為此，本實驗室的Li?Lihua等(Bioresource?Technology，2008，99：6908-6916)采用吡咯電聚合-摻雜技術將水溶性蒽醌化合物AQDS固定在活性碳氈上，能夠使偶氮染料和硝基芳烴生物轉化速率提高2倍以上，但該方法難以規?；rancisco?J.Cervantes等(Environmental?Science?and?Technology，2010，44：1747-1753)采用吸附方法將AQDS固定在陰離子交換樹脂上，能夠使偶氮染料的脫色速率提高8.8倍。但當環境溫度大于25℃或水中含有高濃度陰離子時，固定在樹脂上的AQDS就會解吸下來。呂紅等(中國專利申請號200910309261.0)采用化學方法將AQS共價固定在大孔聚合物上，固定后的醌化合物能夠提高偶氮染料的脫色速率5倍以上。但該方法受大孔聚合物使用壽命的限制。

發明內容

本發明克服原有技術的不足，選擇具有無生物毒性，傳質性能良好，機械強度高，性質穩定的多孔無機填料作為固定水溶性醌化合物的載體，并采用化學方法，將水溶性醌化合物共價固定在生物載體多孔無機填料表面，解決其作為氧化還原介體易隨出水流失而造成二次污染的技術問題，而且使固定后的醌化合物具有較好的催化性能，能夠加速難降解有機物的厭氧生物轉化。

本發明的技術解決方案是：

選取多孔無機填料如陶粒、火山巖等，采用浸漬方法使多孔無機填料表面鍍上γ-Al₂O₃，干燥備用；然后將上述得到的多孔無機填料放入甲苯溶液中，再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，室溫下減壓真空旋轉反應，使多孔無機填料表面含有伯氨基。然后將多孔無機填料用丙酮洗滌，再放入鹽酸溶液中反應，用以保護伯氨基。最后將多孔無機填料放入NaOH溶液中，滴加溶劑為二氯甲烷、含有磺酰氯基團的蒽醌化合物溶液，在室溫下反應，使多孔無機填料表面含有醌基，烘干備用。

具體內容如下：

(1)在室溫下，將多孔無機填料放入Al₂O₃溶膠中浸漬，然后在大于700℃下干燥，使其表面鍍上γ-Al₂O₃。

(2)將上述(1)所得的多孔無機填料放入甲苯溶液中，再加入至少5g?3-氨丙基三乙氧基硅烷，室溫下減壓真空旋轉反應4h-6h，然后將多孔無機填料用丙酮洗滌，再放入鹽酸溶液中反應，用以保護伯氨基。最后將多孔無機填料用丙酮洗滌。

(3)將(2)所得的多孔無機填料放入NaOH溶液中，緩慢滴加溶劑為二氯甲烷、0.01mol/L-0.02mol/L含有磺酰氯基團的蒽醌化合物溶液，室溫下反應6h-10h，然后烘干備用。所述的含有磺酰氯基團的蒽醌化合物由磺酸化蒽醌化合物衍生化而成。生產步驟為：AQS、AQDS等磺酸化蒽醌化合物與氯磺酸反應，然后分離出有機層，再濃縮干燥制得含磺酰氯基團的蒽醌化合物。