[发明专利]一种无机填料表面接枝蒽醌化合物的制备方法及应用

说明书

本发明属于水处理领域，具体是含污染物的废水的处理领域，涉及一种无机填料表面接枝蒽醌化合物的制备方法及应用。本发明将环氧基硅烷偶联剂和无机填料反应，得到环氧基修饰无机填料，再与含氨基蒽醌化合物利用环氧基团和氨基之间的高活性反应，得到表面接枝蒽醌化合物的无机填料。采用本发明得到的表面接枝蒽醌化合物的无机填料可加速偶氮染料、硝酸盐等污染物的降解，可反复使用，而且原料来源广泛、反应步骤少、成本低，可在含偶氮染料和硝酸盐等污染物的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，具体涉及一种无机填料表面接枝蒽醌化合物的制备方法及应用。

背景技术

随着社会经济的发展，人口的不断增长和对工农业产品的需求越来越高，许多含重金属和难生物降解的污染物的废水排放量越来越大，使水质严重恶化，最终对人体健康以及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。但是在一些特殊条件下，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态氮，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。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种无机填料表面接枝蒽醌化合物的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供一种表面接枝蒽醌化合物的无机填料的应用。

本发明的技术方案如下：

一种无机填料表面接枝蒽醌化合物的制备方法，包括以下步骤，

S1、将第一有机溶剂、环氧基硅烷偶联剂和质量浓度0.05-0.2wt％的稀盐酸在室温下搅拌0.5-2小时，加入到无机填料中，升温至不超过80℃，反应1-5小时，降温，过滤，滤出固体用无水乙醇清洗3次，干燥，得到环氧基修饰无机填料；