[发明专利]一种含有蒽醌化合物的电气石、制备方法及应用

说明书

本发明属于水处理领域，具体是含污染物废水的处理领域，涉及一种含有蒽醌化合物的电气石、制备方法及应用。本发明将氯丙基硅烷偶联剂和电气石反应，得到氯丙基修饰电气石，再与含氨基蒽醌化合物在缚酸剂的作用下脱氯化氢反应，得到表面含有蒽醌化合物的电气石。采用本发明得到的表面含有蒽醌化合物的电气石可显著加速偶氮染料和硝酸盐的生物还原过程，可以重复使用，而且原料来源广泛、反应步骤少、成本低，可在废水处理中广泛使用。

技术领域

本发明涉及水处理工程领域，具体涉及一种含有蒽醌化合物的电气石、制备方法及 应用。

背景技术

随着社会和经济的发展，人口不断增长，人们对工农业产品的要求越来越高，也越来 越多，因此通过人工手段合成了大量的化学物质，由此造成许多含重金属和难生物降解的 污染物的废水排放进入动植物和人类生存的环境，最终对人体健康和整个自然界生态圈都 造成严重危害。比如偶氮染料因合成工艺简单、成本低廉、染色性能突出等特点，已成为 纺织品服装在印染工艺中应用最广泛、用量最大的一类合成染料。在一些特殊条件下，它 能分解产生20多种致癌芳香胺，经过活化作用改变人体的DNA结构从而引起病变和诱发癌症。在印染过程中约有10-15％的染料会流失到印染废水中，这些印染废水的排放会对受纳水体产生严重危害，其中就包括偶氮染料。

硝酸盐是另一类对人体和环境具有较大危害的化学物质。过度施用的化肥、生活污水 及粪便、工业污水等含有的氨态氮及硝基氮，经由土壤、水体等进入自然环境，是引发水 体富营养化的主要物质之一。常规生化处理工艺一般只能将氨态氮转变为硝态氮，硝态氮 的还原因为反硝化效率低而在一般处理工艺中无法高效完成。

因此，对这类废水的处理越发受到重视，其中主要的处理方法是化学法和生物法。生 物法的应用前景更好，尤其厌氧-好氧工艺是处理这类废水的最有效也是最广泛使用的方 法，如何提高微生物还原染料、硝酸根的速率一直是这类工艺的重点。

研究者发现含有醌基的氧化还原介体能够有效的加速偶氮染料、硝酸盐等的生物转化 过程，提高降解速率。而含醌基的氧化还原介体由于分子量较小，直接加入到水处理体系 中易流失造成二次污染和连续投料成本高的缺点。将含醌基的氧化还原介体固定在不溶于 水的物理载体上，是比较可行的工业化方法，既有可以反复利用的优点，又不容易流失， 避免二次污染的发生。

授权公告号CN101862680B的中国授权发明专利公开了一种多孔无机填料固定醌化 合物的制备方法，有效提高了对偶氮染料的降解速率。该制备方法是在多孔无机填料表面 镀上γ-氧化铝，然后用3-氨基三乙氧基硅烷处理，使得多孔无机填料表面含有伯氨基，再通过该伯氨基与含有磺酰氯基团的蒽醌化合物反应，得到表面含有醌基的多孔无机填料。该方法存在以下的问题：(1)反应步骤长，耗时长，最终收率低，成本高；(2)使 用含有磺酰氯基团的蒽醌化合物在接触水汽时很容易产生氯化氢气体，危险性大，因此使 用时需要严格控制生产环境，造成操作不方便和成本提高；(3)多孔无机填料虽然比表 面积大，但是内部的多孔结构在实际应用时容易被菌群堵塞，不能发挥作用，往往只有表 面的醌基化合物能发挥作用。

含有醌基的氧化还原介体作为电子传递体，能够可逆的被还原和氧化，因此其具有可 在多个氧化还原反应中作为电子载体的能力，加速电子从初级电子供体传递到最终电子受 体，从而使得生物氧化还原反应的速率提高一到几个数量级。因此提高氧化还原介体的电 子传递能力，能更加加速生物的氧化还原能力。但氧化还原介体本身的电子传递能力基本 上保持不变，一种方法是提高其所处环境的传递电子的能力，使得其加速偶氮染料、硝酸 盐等的生物降解更快。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种含有蒽醌化合物的电气石的制备方 法。

本发明的另一个目的在于提供一种含有蒽醌化合物的电气石

本发明还有一个目的在于提供一种含有蒽醌化合物的电气石的应用。

本发明的技术方案如下：