[发明专利]一种多环芳烃类污染物的吸附剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明具体的涉及一种多环芳烃类污染物的吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

持久性有机污染物如多环芳烃(PAHs)是一类难自然降解具有三致效应的化合物。多数具有较强的毒性，其危害广，能在环境内持久存在，属于优先控制类污染物。持久性有机污染物除自然因素生成外，主要来自人类活动以及能源的利用过程，如石油、煤等的燃烧，石油及石油化工产品生产，海上石油开发及运输中的溢漏等过程。

多环芳烃类污染物具有较强疏水性，且难以被生物降解，但在表面活性剂或少量溶剂存在的条件下，可以溶解在于水中，随地表径流或污水排放进入环境水体。这些有机污染物一旦通过水体进入自然环境中，容易附着在河流底泥和土壤中，并在生物体内富集，其浓度会通过生物链不断积累和放大，最终对生物体造成严重危害。目前全国范围内的大部分河流都受到了多环芳烃的污染，多环芳烃在环境中的累积已经越来越严重地威胁着人类的健康，因此如何治理多环芳烃污染，将有助于人们更好地保护环境、净化环境，从而维护人类健康。

目前对工业污水的处理方法有很多种，如活性污泥法，高级氧化法，吸附法等等。活性污泥法作为传统的水处理方法由于受到微生物的限制难以有效去除多环芳烃类有机污染物。采用高级氧化法虽然可以对这些有机物进行降解，但其处理能耗高、试剂用量大、装置庞大、操作复杂且易形成二次污染，对水中存在的低浓度的多环芳烃类有机物的去除效果不佳。

目前国际上更多的是采用吸附法处理水中多环芳烃，例如活性炭，有机粘土，树脂，泥炭等吸附材料，但活性炭、树脂等材料造价高，而且吸附饱和后难以再生处理；泥炭价格低廉，吸附饱和后可作为燃料，但其吸附性能有限，且存在腐植酸溶出二次污染的风险。因而如何开发出一种工艺简单、经济高效的新型吸附剂，并将其应用于水中多环芳烃的处理成为人们密切关注的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的处理水中的多环芳烃的吸附材料造价高、吸附饱和后难以再生处理等缺陷，而提供了一种多环芳烃类污染物的吸附剂及其制备方法和应用。本发明的多环芳烃类污染物的吸附剂可用于生活污水深度处理多环芳烃的处理，去除率高于95％；且其制备方法中，原材料来源广泛，价格低廉，工艺简单。

发明人经过大量研究发现，当生物质多孔吸附材料如泥炭，经过阳离子表面活性剂如CTAB改性后，CTAB增大了生物质多孔吸附材料的比表面积，增加了其表面的活性，丰富了其表面的官能团，使其具有较好的亲油性，对亲油性物质的吸附能力大幅增强。

因此本发明涉及一种多环芳烃类污染物的吸附剂的制备方法，其包含下列步骤：将生物质多孔吸附材料和阳离子表面活性剂进行改性反应，即可；其中，所述的阳离子表面活性剂为分子中带有C₈～C₂₄的烷基，能溶于水，可发生电离，能影响固液界面润湿性的阳离子表面活性剂，其包括季铵盐类和聚合阳离子类阳离子表面活性剂。所述的烷基较佳的直链烷基。当碳数相同时，双阳离子表面活性剂要优于单阳离子表面活性剂。

其中，所述的生物质多孔吸附材料是指来源于自然环境中(农业，林业等)的生物质材料，特征为材料本身带有较多孔径，且孔径分布适合吸附有机污染物的材料，较佳的为泥炭、松树皮、麦秸秆、稻草、木屑、棕榈树棕皮、核桃壳、椰丝、玉米杆和松树落叶等中的一种或多种，优选泥炭。

本发明中，所述的季铵盐类阳离子表面活性剂较佳的为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基溴化吡啶和四丁基溴化铵中的一种或多种，优选十六烷基三甲基溴化铵，所述的聚合阳离子类阳离子表面活性剂较佳的为聚环氧氯丙烷二甲胺(EPI-DMA)和/或甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵(DMDB)。当所述的生物质多孔吸附材料为泥炭时，所述的阳离子表面活性剂优选十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。

本发明中，所述的生物质多孔吸附材料与阳离子表面活性剂的质量比较佳的为1∶0.1至1∶1.0；所述的改性反应的方法较佳的为浸泡反应，即将生物质多孔吸附材料浸泡在阳离子表面活性剂的溶液(优选水溶液)中进行改性反应，浸泡的温度较佳的为20～80℃，浸泡的时间较佳的为4～10小时。当生物质多孔吸附材料为泥炭，阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵时，改性反应的方法为将粒径20～200目的的泥炭浸泡在十六烷基三甲基溴化铵的水溶液中进行浸泡反应，浸泡的温度优选20～40℃；十六烷基三甲基溴化铵的水溶液的浓度较佳的为0.01～0.50mol/L。