[发明专利]一种多孔无机填料固定醌化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程水处理技术领域，涉及多孔无机填料固定醌化合物的制备方法。

背景技术

随着人类社会的快速发展，工业化水平不断提高，产生了大量难降解有机废水(如含卤代、偶氮及硝基芳烃废水)。生物法由于反应条件温和，费用低，产生的污泥量少，而成为目前普遍采用的处理方法。研究表明，卤代、偶氮健及硝基等具有极强的吸电子效应，使含有这些基团的化合物直接通过氧化途径难以得到降解。而这些难降解有机物经厌氧生物处理，可提高其后续好氧可生化性。因此厌氧-好氧工艺是处理这类废水的最有效方法。但是多数微生物在厌氧条件下，代谢速率缓慢，因此厌氧处理成为这类化合物完全生物降解的瓶颈。

近年来，人们研究发现醌类化合物能够加速这类有毒且难降解有机物(如卤代、偶氮和硝基芳烃等)的厌氧生物转化。其中水溶性醌类化合物如蒽醌-2-磺酸(AQS)、蒽醌-2，6-二磺酸(AQDS)等催化效果最为明显。但在实际的水处理体系中，外加水溶性醌化合物如AQS(或AQDS)易随出水流失，造成二次污染。

为此，本实验室的Li Lihua等(Bioresource Technology，2008，99：6908-6916)采用吡咯电聚合-掺杂技术将水溶性蒽醌化合物AQDS固定在活性碳毡上，能够使偶氮染料和硝基芳烃生物转化速率提高2倍以上，但该方法难以规模化。Francisco J.Cervantes等(Environmental Science and Technology，2010，44：1747-1753)采用吸附方法将AQDS固定在阴离子交换树脂上，能够使偶氮染料的脱色速率提高8.8倍。但当环境温度大于25℃或水中含有高浓度阴离子时，固定在树脂上的AQDS就会解吸下来。吕红等(中国专利申请号200910309261.0)采用化学方法将AQS共价固定在大孔聚合物上，固定后的醌化合物能够提高偶氮染料的脱色速率5倍以上。但该方法受大孔聚合物使用寿命的限制。

发明内容

本发明克服原有技术的不足，选择具有无生物毒性，传质性能良好，机械强度高，性质稳定的多孔无机填料作为固定水溶性醌化合物的载体，并采用化学方法，将水溶性醌化合物共价固定在生物载体多孔无机填料表面，解决其作为氧化还原介体易随出水流失而造成二次污染的技术问题，而且使固定后的醌化合物具有较好的催化性能，能够加速难降解有机物的厌氧生物转化。

本发明的技术解决方案是：

选取多孔无机填料如陶粒、火山岩等，采用浸渍方法使多孔无机填料表面镀上γ-Al₂O₃，干燥备用；然后将上述得到的多孔无机填料放入甲苯溶液中，再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，室温下减压真空旋转反应，使多孔无机填料表面含有伯氨基。然后将多孔无机填料用丙酮洗涤，再放入盐酸溶液中反应，用以保护伯氨基。最后将多孔无机填料放入NaOH溶液中，滴加溶剂为二氯甲烷、含有磺酰氯基团的蒽醌化合物溶液，在室温下反应，使多孔无机填料表面含有醌基，烘干备用。

具体内容如下：

(1)在室温下，将多孔无机填料放入Al₂O₃溶胶中浸渍，然后在大于700℃下干燥，使其表面镀上γ-Al₂O₃。

(2)将上述(1)所得的多孔无机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，室温下减压真空旋转反应4h-6h，然后将多孔无机填料用丙酮洗涤，再放入盐酸溶液中反应，用以保护伯氨基。最后将多孔无机填料用丙酮洗涤。

(3)将(2)所得的多孔无机填料放入NaOH溶液中，缓慢滴加溶剂为二氯甲烷、0.01mol/L-0.02mol/L含有磺酰氯基团的蒽醌化合物溶液，室温下反应6h-10h，然后烘干备用。所述的含有磺酰氯基团的蒽醌化合物由磺酸化蒽醌化合物衍生化而成。生产步骤为：AQS、AQDS等磺酸化蒽醌化合物与氯磺酸反应，然后分离出有机层，再浓缩干燥制得含磺酰氯基团的蒽醌化合物。