[发明专利]一种蒽醌介体改性分子筛的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及环境治理用功能材料技术领域，具体公开一种蒽醌介体改性的分子筛的制备方法及其应用。所述蒽醌介体改性的分子筛是将蒽醌化合物以化学键合的方式连接到表面活化的分子筛上，稳定性高，可循环利用。将该蒽醌介体改性分子筛作为生物反应器的填料，可催化污染物的厌氧生物转化，提高处理效率。

技术领域

本发明属于环境治理用功能材料领域，具体涉及一种蒽醌介体改性的分子筛的制备方法及其应用。

背景技术

随着我国经济的持续快速增长，水资源消耗大幅度增加，使得水环境污染问题日趋严重，尤其像高氯酸盐污染，其主要来源于染料、橡胶、制革等生产的废水。高氯酸盐在摄入人体后会竞争性抑制和妨碍甲状腺对碘离子的吸收，干扰甲状腺正常功能，导致甲状腺荷尔蒙激素分泌量的减少，引发成人新陈代谢失调，特别是阻碍儿童正常生长、发育，易造成儿童智商偏低、发育迟缓、多动症、注意力分散甚至智障等症状。现有的处理方法中，生物处理法是处理这类污染物最常用的方法之一。然而，高浓度高氯酸盐废水还原速率慢成为生物降解高氯酸盐废水的瓶颈。

研究发现氧化还原介体可催化强化难降解污染物生物转化的过程，为难降解污染物高效生物降解提供了新的研究思路。研究表明水溶性的醌类氧化还原介体对于高氯酸盐的生物还原具有催化加速的作用。但是，由于水溶性的介体在工业化应用中，会随水流失，造成二次污染，并且连续投加蒽醌分子，造成成本的增加。如何将小分子介体固定化并应用于反应器填料在含难降解污染物废水的处理方面具有重要意义。

发明内容

针对以上技术现状，本发明所要解决的技术问题是提供一种蒽醌介体改性的分子筛的制备方法及其应用，通过将蒽醌-2-甲酰氯通过化学键合的方法修饰在分子筛上，制备得到具有生物催化作用的功能材料，可做固定床生物膜反应器填料，加速环境污染物的生物转化。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案1是：

一种蒽醌介体改性分子筛的制备方法，具体包括以下步骤：

A、将分子筛和四乙氧基硅烷置于无水乙醇中，加入氨水，在氮气氛围下搅拌反应1-8h，得到SiO₂修饰的分子筛MS@SiO₂；

B、将3-氨基丙基三乙氧基硅烷和所述MS@SiO₂置于无水乙醇中，加入氨水，于30-70℃氮气氛围下反应2-24h，得氨基修饰的分子筛MS-SiO₂@NH₂；

C、将所述MS-SiO₂@NH₂置于有机溶剂中，然后加入蒽醌类化合物溶液，反应3-24h，反应温度10-50℃，分离产物，洗涤干燥制得蒽醌介体改性分子筛AQS-MS。

优选地，所述分子筛为3A、4A、5A、10Z、13Z或Y型，所述蒽醌类化合物为蒽醌-2-甲酰氯。

进一步优选地，步骤A中，分子筛、四乙氧基硅烷和氨水的质量比为1:(0.01-0.05):(0.1-0.2)；步骤B中3-氨基丙基三乙氧基硅烷、MS@SiO₂和氨水的质量比为1:(0.1-1):(0.1-0.3)；所述氨水质量浓度为25-28％。

进一步优选地，步骤C中，MS-SiO₂@NH₂中氨基的物质的量和蒽醌-2-甲酰氯的物质的量之比为1:(2-5)；所述有机溶剂为三乙胺和二氯甲烷，所述三乙胺和二氯甲烷的质量比为(1:5-30)，蒽醌-2-甲酰氯溶液的溶剂为二氯甲烷，该溶液质量浓度为1.5-3％。

本发明还提供了技术方案2：

所述的蒽醌介体改性的分子筛在催化环境难降解污染物生物转化中的应用。

优选地，将所述蒽醌介体改性的分子筛作为固定反应器填料，为生物膜提供载体，同时催化污染物生物还原。