專利名稱：一種持久性有機污染物的吸附富集材料制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種持久性有機污染物(POPs)的吸附富集材料制備方法，屬于環(huán)境污染檢測與控制技術領域。
背景技術：
飲用水是人們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|最普遍的物質(zhì)之一，近年來，人類活動所造成的持久性有機污染物對水環(huán)境的污染狀況日益嚴重，由于長期的接觸，水體中持久性有機污染物因其具有環(huán)境持久性、生物累積性、長距離遷移性和高毒性，即使在極低的濃度也會對人體的健康產(chǎn)生嚴重危害，因而成為各國科學界和政府廣泛關注的熱點。水環(huán)境中的持久性有機污染物具有多組分、低濃度的特點，是水質(zhì)檢測的一個難點。水環(huán)境中持久性有機污染物的檢測方法有色譜學、免疫學和生物學檢測方法。免疫法以其靈敏度高、選擇性好的特點已在檢測的一定方面得到應用。但目前免疫法中的抗體實現(xiàn)商品化也并非易事，制備比較復雜、只能針對二噁英中毒性較強的幾種物質(zhì)進行檢測，需要進一步的發(fā)展。生物學檢測主要用來測定持久性有機污染物中的二噁英類化學物質(zhì)和多氯聯(lián)苯。色譜學方法是根據(jù)物質(zhì)分子量大小、電荷、質(zhì)量、極性和氧化還原電位等不同而進行分離和定量的，其優(yōu)點是分離能力高、靈敏度高、分析速度快，利用該方法可以對持久性有機污染物進行準確的定性和定量分析；是目前國際公認的檢測多種持久性有機污染物的標準方法。水體中持久性有機污染物的檢測一般包括樣品采集、預處理和色譜分析等步驟。 其中水樣一般要經(jīng)過萃取后才能進行色譜分析。傳統(tǒng)使用的固相萃取吸附劑是疏水吸附劑，因此，對于極性的化合物，如酚類化合物、部分醫(yī)藥品、內(nèi)分泌干擾素等，效果較差。相比而言，高分子樹脂比硅基、碳基吸附劑萃取極性化合物的效果要好得多。但是，使用此類高交聯(lián)吸附劑的主要缺點是在極性化合物的萃取過程中疏水性導致了截留能力較差。而親水吸附劑可以通過氫鍵、靜電和親水作用增加對分析物的作用力，從而提高截留率。因此，開發(fā)研制出同時具有疏水和親水的吸附劑對于分析環(huán)境中持久性有機污染物具有非常關鍵的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開一種持久性有機污染物的吸附富集材料制備方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用含鎂原料為骨架制備吸附材料。含鎂原料包括可溶性的氯化鎂、硝酸鎂等；硅酸鹽原料包括硅酸鈉、硅酸鉀等物質(zhì)。包合有機物為市售抗靜電劑SN (又名十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽，CAS :86443-82-5)。在水溶液中將三種原料混合反應，沉淀制備的吸附材料能快速、高效吸收水體中的衡量持久性有機污染物。該材料可以使用抗靜電劑SN廢水作原料，價格便宜，制備方法簡單，制備得到的材料具有吸附性能好、吸附時間短、容易沉降分離等優(yōu)點。本發(fā)明提出的持久性有機污染物的吸附富集材料制備方法，具體步驟如下
(I)選擇包括可溶性的氯化鎂、硝酸鎂或硅酸鎂中任一種作為含鎂骨架原料，將其配制
3成重量百分濃度為2 10%的鎂鹽溶液；
(2)將硅酸鹽加水配制成重量百分濃度為f4%硅酸鹽溶液；硅酸鹽為硅酸鈉或硅酸
鉀；
(3)將市售的抗靜電劑SN加水配置成濃度為O.Γ0. 3 M的溶液；或采用抗靜電劑SN 的生產(chǎn)廢水稀釋配制成濃度為O. Γ0. 3 M的溶液；
(4)SN-硅酸鎂吸附富集材料制備
將步驟(3)得到的包合溶液加入到步驟(I)得到的鎂鹽溶液中，混勻，然后快速加入步驟(2)得到的硅酸鹽溶液，混勻后靜置1.8-2. 2h，除去上清液，用去離子水洗滌沉淀物， 得到含0.3 O. 6%重量百分比的SN-硅酸鎂復合材料的懸濁液產(chǎn)品，直接用于吸附水體中的持久性有機污染物；或?qū)⒅频玫膽覞釥畹腟N-硅酸鎂吸附富集材料經(jīng)離心分離、烘干、破碎，得到SN-硅酸鎂吸附富集材料；其中鎂鹽溶液、硅酸鹽溶液和SN溶液的投加量重量比為 5 (5-10) (1-4)。利用本發(fā)明方法制備得到SN-硅酸鎂吸附富集材料的應用方法，將所制得的 SN-硅酸鎂吸附材料加入到含有持久性有機污染物污染的水體中，SN-硅酸鎂吸附材料的投加量為水體重量的O. 0Γ0. 05%，完全混合反應30分鐘后材料經(jīng)沉淀后與水分離，處理后的上清液經(jīng)測定20-97%以上的持久性有機污染物富集到SN-硅酸鎂吸附材料中，從而達到凈化水體的目的。利用本發(fā)明得到的產(chǎn)物SN-硅酸鎂吸附材料是以硅酸鎂等為骨架材料，抗靜電劑 SN為配體材料雜化而成。本發(fā)明的優(yōu)點如下
I.由于本發(fā)明基于硅酸鎂顆粒沉淀反應制備雜化材料所用的鎂基骨架材料、抗靜電劑SN原料易得，制備工藝簡單，操作性強，且其中的抗靜電劑SN，硅酸鹽和可溶性鎂鹽可以使用工業(yè)廢料替代，因此大部分原料成本低廉，而且達到以廢治廢目的。2.該吸附材料對持久性有機污染物的吸附過程為持久性有機污染物在水相和吸附材料的再分配過程，對各種親脂性有機物不存在競爭性吸附，即可同時富集多種持久性有機污染物而不影響吸附效果。根據(jù)持久性有機污染物種類的不同，去除率可達20-97%，且持久性有機污染物的親脂性越好，去除率越高。3.該吸附材料不僅對非極性有機物化合物有很好的效果，對極性的有機化合物也有很高的吸附容量，這樣有利于持久性有機污染物中極性有機物的吸附。
具體實施例方式下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。實施例I :材料制備方法
選用可溶性硝酸鎂作為骨架材料。將硝酸鎂加去離子水配置成濃度為O. 2 M的溶液， 將硅酸鈉加去離子配置成濃度為O. 3 M的溶液，抗靜電劑SN配置成O. 2 M的溶液。按照硝酸鎂硅酸鈉SN=1:1. 5:1摩爾比將抗靜電SN溶液加入到硝酸鎂溶液中，混勻后加入硅酸鈉溶液，得到的沉淀經(jīng)離心洗滌后烘干待用。實施例2 :對持久性有機污染物的吸附
將分別含有50 μ g/L的萘、蒽、芘和芴溶液加入O. 01%的SN-硅酸鎂吸附材料，混勻后
4移取混合液經(jīng)離心分離后加入環(huán)己烷液液萃取后濃縮用GC/MS測量，測定數(shù)據(jù)見表I。在
O.01%的吸附材料加入量情況下，持久性有機污染物的去除率可達到20-100%，在SN-硅酸鎂材料中的分配系數(shù)大于持久性有機污染物本身的辛醇-水分配系數(shù)(Log Kyw)，說明SN 對非極性持久性有機污染物的吸附效果好。且隨著化合物本身的辛醇-水分配系數(shù)增加 (即Log Kt^w增加)在吸附材料中的分配系數(shù)增加。表I.持久性有機污染物混合吸附實驗數(shù)據(jù)
POPs吸附材料加入量初始濃度 除率分《系數(shù)Log ΚβΑ 養(yǎng)0—01%5022%3.52330_M 0,01%5089%4924.45性會I芴0,01%5062%4.234,13芘 0—01%5097%5 494 88
實施例3 :對極性有機化合物的吸附
分別配制一系列10 mL 10 140 XlO-3 mM的酸性綠25 (C. I. 61570)、酸性藍7 (C. I. 42080)和活性紅2(C. I. 18200)標準溶液，分別加入O. 01%的SN-硅酸鎂吸附材料，混勻后經(jīng)離心分離測定上清液染料濃度。數(shù)據(jù)結(jié)果見表2。實驗說明在少量添加量的情況下， SN-硅酸鎂吸附材料比其他吸附材料顯示出更好地吸附能力，飽和吸附量在290-560 mg/g 之間。這樣說明SN-硅酸鎂材料有利于吸附持久性有機污染物中的極性化合物。表2. SN-硅酸鎂材料對弱酸性綠GS的吸附以及與其他吸附劑的對比
名杯電舊Log K0At吸附誦娜吸Pits (mg/g.)本漏293mm 2.53.05棕_10446.6酸隱7I+,-0.23本漏553I-活往枯土繼識64.7活往紅2a\ 本漏345雜霊氧化挪 62.5
權利要求
1.一種持久性有機污染物吸附富集材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)選擇包括可溶性的氯化鎂、硝酸鎂或其他可溶性鎂鹽中任一種作為含鎂骨架原料， 將其配制成重量百分濃度為2 10%的鎂鹽溶液；(2)將硅酸鹽加水配制成重量百分濃度為f4%硅酸鹽溶液；硅酸鹽為硅酸鈉或硅酸鉀；(3)將市售的抗靜電劑SN加水配置成濃度為O.Γ0. 3 M的溶液；或采用抗靜電劑SN 的生產(chǎn)廢水稀釋配制成濃度為O. Γ0. 3 M的溶液；(4)SN-硅酸鎂吸附富集材料制備將步驟(3)得到的溶液加入到步驟(I)得到的鎂鹽溶液中，混勻，然后加入步驟(2)得到的硅酸鹽溶液，混勻后靜置I. 8-2. 2h，除去上清液，用去離子水洗滌沉淀物，得到含O. 3 O.6%重量百分比的SN-硅酸鎂復合材料的懸濁液產(chǎn)品，直接用于吸附水體中的持久性有機污染物；或?qū)⒅频玫膽覞釥畹腟N-硅酸鎂吸附富集材料經(jīng)離心分離、烘干、破碎，得到SN-硅酸鎂吸附富集材料；其中鎂鹽溶液、硅酸鹽溶液和SN溶液的投加量重量比為5 :(5-10) (1-4)。
2.一種如權利要求I所述方法制備得到SN-硅酸鎂吸附富集材料的應用方法，其特征在于將所制得的SN-硅酸鎂吸附材料加入到含有持久性有機污染物污染的水體中，SN-硅酸鎂吸附材料的投加量為水體重量的O. 0Γ0. 05%，完全混合反應30分鐘后材料經(jīng)沉淀后與水分離，處理后的上清液經(jīng)測定20-97%以上的持久性有機污染物富集到SN-硅酸鎂吸附材料中，達到凈化水體的目的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種持久性有機污染物吸附富集材料的制備方法。該產(chǎn)品外觀白色，以硅酸鎂材料為骨架，通過抗靜電劑SN(十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽)雜化而成。制備方法為將抗靜電劑SN與鎂鹽(硝酸鎂、氯化鎂等)混合均勻后，再與硅酸或硅酸鹽在水溶液中進行合成反應，再經(jīng)沉淀、分離、粉碎和過篩處理后，獲得SN-硅酸鎂吸附富集材料。該材料具有原料來源廣泛、制備方法簡單、吸附富集效果好、接觸時間短的優(yōu)點，可應用于環(huán)境水體中痕量持久性有機污染物的吸附富集。
文檔編號C02F1/28GK102600793SQ20121008903
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權日2012年3月30日
發(fā)明者劉穎, 趙建夫, 魏艷平 申請人:同濟大學