[發明專利]選擇性吸附全氟辛基磺酸鹽的磁性氟化吸附劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610797145.8
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106390933B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 鄧述波;杜子文;王維;余剛;王斌;黃俊;王玉玨
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/32;C02F1/28;C02F101/36
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 李志東

本發明公開了選擇性吸附全氟辛基磺酸鹽的磁性氟化吸附劑及其制備方法和應用，其中，制備方法包括：(1)以1:2～1:20的質量比將具有陽離子交換能力的礦物材料置于0.01～0.5mol/L的氟化季銨碘化物溶液中，以便得到氟化礦物材料；(2)利用有機溶劑對所述氟化礦物材料進行洗滌，以便得到磁性氟化吸附劑粗品；以及(3)以1:2～1:50的質量比將納米鐵氧化物與所述磁性氟化吸附劑粗品混合并進行球磨處理，以便獲得所述磁性氟化吸附劑。利用該方法制得的吸附材料對全氟辛基磺酸鹽具有極高的選擇性，快速的吸附速率，良好的磁性分離特性，且易再生并重復使用。本發明可用于處理含有全氟辛基磺酸鹽的廢水。

技術領域

本發明涉及化學材料領域，具體的，本發明涉及選擇性吸附全氟辛基磺酸鹽磁性氟化吸附劑、制備方法及其應用，更具體的，本發明涉及一種能夠選擇性吸附全氟辛基磺酸鹽的磁性氟化吸附劑、一種制備選擇性吸附全氟辛基磺酸鹽的磁性氟化吸附劑的方法、選擇性吸附全氟辛基磺酸鹽的磁性氟化吸附劑的用途及一種再生選擇性吸附全氟辛基磺酸鹽的磁性氟化吸附劑的方法。

背景技術

全氟辛基磺酸鹽(PFOS)是一種典型的全氟化合物，在2009年就已被斯德哥爾摩公約列入禁止使用的持久性有機物污染物名錄，引起廣泛關注。但是，介于其特殊性質，PFOS難以在短期內被其他化學品所取代，目前在鍍鉻、半導體以及泡沫滅火器生產等領域內PFOS仍然被使用。使用或生產PFOS都會對水環境帶來污染。對于水環境中PFOS的去除，目前比較應用較多且效果較好的技術主要是吸附方法，包括活性炭、離子交換樹脂、殼聚糖、無機礦物等都被廣泛地研究。但是上述吸附材料對PFOS不具備選擇性吸附能力，其吸附受水環境中共存有機物的影響嚴重，吸附床層容易在共存污染物的競爭作用下短時間內喪失對PFOS的去除能力，需要多次頻繁的再生。氟化材料被證明是一種良好的選擇性吸附材料，但其表面疏水特性，導致在水中會形成團聚，影響其吸附性能。粉末吸附材料例如粉末活性炭、碳納米管、納米硅材料等雖然對PFOS有較快的吸附去除能力，但難以分離回收。因此，開發高效選擇性吸附以及分散性好并容易從水中分離回收的氟化材料是目前水中PFOS去除研究領域的一個熱點。理想的吸附材料要求制備成本低，吸附快、吸附選擇性好、容易分離，容易再生等優點。但是目前常規的吸附材料選擇性差吸附慢，在實際應用中受水環境中無機和有機物的影響，吸附效果差。

因此，開發一種針對水中PFOS去除的高選擇性且吸附速率快，容易分離的吸附材料是很有必要的。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種商業選擇。

以下認識及設想，是發明人作出本發明的基礎：

PFOS具有疏水疏油的特性，在水中碳氟鏈既排斥水分子同時也不親和碳氫物質，而碳氟鏈之間有相互吸引的傾向。因此，可利用“相似相容”原理，在吸附劑表面進行有機氟化修飾，利用材料表面的碳氟鏈吸附水中的PFOS。而碳氟鏈的疏油作用又可以排斥碳氫有機物，從而達到選擇性去除PFOS的目的。

無機礦物材料例如膨潤土、蒙脫石、蛭石等，價格低廉，且具有優良的陽離子交換能力。若選擇價格低廉的上述礦物材料，通過陽離子反應嫁接上氟化季銨碘化物，設計試驗，可能制備出具有氟化表面的選擇性吸附材料。

若將親水性的納米鐵氧化物嵌入氟化材料的外表面，可以提高其表面親水性，又不改變層內的氟化特性，且可以賦予材料磁性分離的特性。因此，可設計試驗，可通過球磨的方法可能將納米鐵氧化物嵌入氟化材料表面，制備出外表面親水內部氟化的選擇性吸附PFOS的材料。這種材料很可能既高效選擇性吸附PFOS，又不會因為過于疏水的表面而團聚，且能夠被磁性分離。