[發明專利]一種磁性聚苯并咪唑分子印跡吸附劑、制備及應用

無效

• 申請號: 201410329488.2
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104069838A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 王正萍;郭盼盼;周艷;孫悅欣
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/36
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于環保領域，具體涉及一種磁性聚苯并咪唑分子印跡吸附劑、制備及應用，該方法所制得的吸附劑可以在復雜的水體中選擇性地吸附全氟辛烷磺酸(PFOS)，吸附飽和后的吸附劑通過外加磁場進行分離，回收利用。

背景技術

PFOS是一個含有八個碳的全氟烷，末端帶有一個磺酸鹽基團(CF₃(CF₂)₇SO₃H)，它的衍生物可表示為：C₈F₁₇SO₂X，其中X可以是鹵化物、金屬鹽、聚合物、氨基化合物等。PFOS在環境中具有難降解性、生物蓄積性、發育毒性、內分泌毒性，在2009年PFOS被列入最新的持久性有機污染物(POPs)名單中。目前，全世界范圍內被調查的水體、沉積物和生物體內都存在PFOS污染的蹤跡。因此，開展去除水體中PFOS的技術研究非常必要。

由于PFOS具有非常強的物理、化學穩定性，常規的處理方法如氧化還原、生物處理很難有效地對水體中的PFOS進行降解。目前，用于去除水體中PFOS的方法主要有光催化、超聲降解、超臨界水氧化、等離子技術等。

文獻1(MoriwakiH,TakagiY,TanakaM,etal.Sonochemical?decomposition?of?perfluorooctane?sulfonate?and?perfluorooctanoic?acid[J].Environ.Sci.Technol.,2005,39(9):3388-3392.)。利用超聲降解技術對水中的PFOS與PFOA進行降解，結果表明對PFOS與PFOA的超聲降解是通過將全氟化碳鏈的斷開來實現，使得在氬氣的作用下PFOS與PFOA降解的半衰期分別是43與22min，而短的全氟化碳鏈可以讓PFOS與PFOA的毒性與持久性降低。

文獻2(賈大偉,田秉暉,張國珍,等.Fe₃O₄納米磁性微粒對全氟辛烷磺酸鹽的吸附[J].環境工程學報,2012,6(2):389～392.)。利用共沉淀法合成納米四氧化三鐵，用來吸附水中的PFOS類物質，結果表明向濃度為4mg/L的PFOS溶液中加入1.25g/L四氧化三鐵，pH調到3，吸附24小時后，對PFOS的去除率可以達到90％以上。

文獻3(Yu?Q,Deng?S?B,Yu?G.Selective?removal?of?perfluorooctane?sulfonate?from?aqueous?solution?using?chitosan-based?molecularly?imprinted?polymer?adsorbents.Water?Res.2008,42:3089-3097.)。采用分子印跡技術，利用殼聚糖作為功能單體，PFOS作為模板分子合成印跡聚合物去除PFOS，去除率達到90％以上。

上述方法存在以下缺陷：

(1)這些方法存在價格昂貴、反應要求高或者再生困難等缺點。

(2)不具備選擇性去除PFOS的能力。實際的污水中含有大量的干擾離子，它們會大大降低傳統技術對于PFOS的選擇效果，它們也因此選擇性對于復雜水體中的PFOS去除有著至關重要的作用。

(3)分子印跡吸附劑不具備磁性，導致分離比較困難。

上述缺陷造成至今為止，應用現有工藝方法難以得到價格便宜且反應要求低、容易分離、再生性好、選擇性吸附PFOS的吸附劑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磁性聚苯并咪唑分子印跡吸附劑、制備及應用。通過模板分子和功能聚合物以及磁性粒子的相互作用、洗脫，在磁性PBI分子上構造出大量的特異性吸附位點，從而使所制得的吸附劑對于PFOS有優良的吸附選擇性且易分離回收。

實現本發明目的的技術解決方案為：

本發明中磁性聚苯并咪唑分子印跡吸附劑，其特征在于，包含磁性物質Fe₃O₄和聚苯并咪唑分子，其中磁性物質Fe₃O₄被包裹在聚苯并咪唑分子中，呈單殼式(即內核是無機磁性顆粒，外殼只有一層已經印跡后的聚苯并咪唑分子)，和/或附在聚苯并咪唑分子表面。

本發明中磁性聚苯并咪唑分子印跡吸附劑的制備方法，采用以下步驟制備：

(1)將聚苯并咪唑(PBI)放于坩堝中，加入N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)，再將攪拌子放入，在25℃下進行磁力攪拌。