[发明专利]PFOA吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种去除PFOA的吸附材料及其制备方法。

背景技术

原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization，ATRP)的反应条件温和可控，单体选择性广泛，合成的聚合物贩子量分布窄(Mw/Mn＝1.1-1.5)，合成线路简单，分子设计能力强。表面引发的原子转移自由基聚合反应被用于表面含有聚合物刷子的功能材料，但用于制备吸附材料的研究较少。

全氟化合物(Perfluorinated Compound，PFCs)具有持久性、生物蓄积性和生物毒性，是新一类POPs物质。全氟辛酸(PFOA)是应用最为广泛的PFCs物质之一，其污染也引起广泛关注。我国PFOA的使用量约为100吨/年。PFOA具有较强水溶性强，容易长期残留在水环境中。研究者调查结果表明我国地表水、地下水及自来水中普遍存在不同程度的PFOA污染。因此，PFOA的去除技术研究具有重要意义。

PFOA在环境中性质稳定，生物降解、氧化还原等传统技术难以将其去除。氩气环境下的超声辐射、临界水中的零价铁还原及紫外辐射等专门技术可以在水溶液中将PFOA降解，但是需要特殊环境且成本较高。吸附法是常用的污水处理技术，研究表明吸附法可以有效去除水中的PFOA，其中活性碳和树脂等吸附材料对PFOA的去除研究较多。然而现有的吸附材料在去除PFOA方面不是很理想。活性碳吸附量较低，而树脂本身价格高。因此，有待开发新型的去除水中FPOA的吸附剂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。本发明的目的在于通过原子转移自由基聚合(ATRP)技术开发一种去除PFOA的吸附材料。

为此，本发明提出了一种PFOA吸附剂，其母体材料为稻壳碎片，其中，所述吸附剂的表面含有氨基。利用该PFOA吸附剂能够有效地去除PFOA。

根据本发明的实施例，上述PFOA吸附剂还可以具有下列附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述吸附剂的粒度为1-2mm。

根据本发明的一个实施例，PFOA的吸附量为1.8-2.4mmol/g。

根据本发明的又一方面，本发明还提出了一种制备上述PFOA吸附剂的方法，其包括以下步骤：通过ATRP反应在稻壳表面连接GMA聚合物，以便形成RH-g-p(GMA)；以及通过氨化反应在所述RH-g-p(GMA)上连接氨基，以便获得所述PFOA吸附剂。利用该方法，能够有效地制备上述PFOA吸附剂，从而能够有效地去除PFOA。

根据本发明的实施例，上述方法还可以具有下列附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述通过ATRP反应在稻壳表面连接GMA聚合物进一步包括以下步骤：将40-50目的稻壳碎片与二氯甲烷、溴酰溴、吡啶混合，并于25℃下反应24小时以获得ATRP反应引发剂RH-Br；以及在反应容器中，将所述ATRP反应引发剂RH-Br与N，N-二甲基甲酰、GMA、H₂O和1，1，4，7，10，10-六甲基三(亚)乙烯四胺配体混合，并向混合物中在通氮气的条件下加入溴化亚铜和溴化铜混合物，于45℃下在摇床中反应2-3h，以便在稻壳表面连接GMA聚合物获得RH-g-p(GMA)。

根据本发明的一个实施例，所述物质用量比例如下：0.5g稻壳碎片∶15mL二氯甲烷∶3mL溴酰溴∶1mL吡啶；0.05g RH-Br∶2mL N，N-二甲基甲酰∶3mLGMA∶1mL H₂O∶100μL 1，1，4，7，10，10-六甲基三(亚)乙烯四胺配体∶45mg溴化亚铜∶9mg溴化铜。

根据本发明的一个实施例，所述通过氨化反应在所述RH-g-p(GMA)上连接氨基，形成所述PFOA吸附剂进一步包括：将RH-g-p(GMA)与多胺和四氢呋喃混合，于25℃下在摇床中反应6-12h。

根据本发明的一个实施例，所述多胺化合物为乙二胺和二乙烯三胺，所述物质的比例为：0.1g RH-g-p(GMA)∶2mL多胺∶2mL四氢呋喃。

根据本发明的实施例，还提出了一种除去水中PFOA的方法，其特征在于，包括：将水与前面所述的PFOA吸附剂接触预定的时间。本领域技术人员可以根据水中PFOA的含量确定所需PFOA吸附剂的量和所需要的时间，在此不再赘述。