[发明专利]一种花生壳基磁性多级孔碳表面印迹材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种花生壳基磁性多级孔碳表面印迹材料的制备方法，包括花生壳活性原料的制备、花生壳基磁性多级孔碳的制备以及花生壳基磁性多级孔碳表面印迹材料的制备，本发明以价格低廉、产量丰富的农业废弃物花生壳作为原料，制备出能够从复杂体系中有效识别和分离富集环境中酚类内分泌干扰物的印迹材料。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，更具体的说是涉及一种花生壳基磁性多级孔碳表面印迹材料及其制备方法和应用。

背景技术

环境内分泌干扰物(Environmental Endocrine Disruptors，EEDs)，是指人类在生产、生活中释放到环境中的能够像激素或抗激素一样影响人体及动物体内激素的合成、分泌、作用和代谢等各个环节的物质，一般具有生物累积性、环境持久性、高毒性、长距离迁移能力等重要特征。现有的EEDs主要有70余种，其中的多氯酚(如五氯苯酚、四氯苯酚、三氯苯酚和二氯苯酚等)和双酚(如双酚A、双酚AF、双酚AP和四溴双酚A等)等以其相似的结构特征和类雌激素活性逐渐被划分为一类新的分析研究对象，称为酚类内分泌干扰物(Phenolic Endocrine Disruptors，PEDs)。

目前，对于PEDs类有机污染物的处理方法有很多，传统水处理技术根本无法满足深度处理的需求。吸附法具备的显著优势在于操作简便、效率高、能耗低、投资费用低、不产生二次污染、不会带来毒性更大或更难降解的污染物，但是常用的吸附剂普遍存在着选择性差、热稳定性差、吸附容量小，平衡时间长等缺点。因此，开发高选择性、大吸附容量、优良再生性能的新型吸附剂，建立靶向分离/富集体系是目前非常活跃的研究领域。

分子印迹聚合物(MIPs)是通过分子印迹技术合成对目标分子具有特异性识别与选择性吸附的聚合物，MIPs最大的优点就是对目标分子具有高度选择性识别能力和特异性亲和力，具有良好的机械强度、抗压性和稳定性。

各种农业废弃物如秸秆、果壳等含有丰富的活性基团，具有良好的生物适应性和可再生性，资源丰富、廉价易得、低毒和易于生物降解，与有机高分子兼容性好，若加以有效利用，可以大大降低制备功能型材料的成本。尤其是农业废弃物-花生壳，其含有丰富的纤维素和木质素等有机物质，花生壳粉末中含有丰富的活性基团，具有较高的比表面积及孔隙率。

因此，如何利用农业废弃物制备一种对酚类内分泌干扰物具有特异性识别能力的多孔碳基印迹材料具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明以价格低廉，易于生物降解的花生壳作为原材料提供了一种花生壳基磁性多级孔碳表面印迹材料，对酚类内分泌干扰物具有特异性识别能力。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种花生壳基磁性多级孔碳表面印迹材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)花生壳活性原料的制备

将花生壳粉末加入到磷酸溶液中，在水浴加热条件下搅拌反应一段时间后真空干燥得到花生壳活性原料；

(2)花生壳基磁性多级孔碳的制备

将所述花生壳活性原料与氢氧化钾混合均匀并进行研磨，加入氯化铁的乙醇溶液搅拌混合，将上述混合物真空烘干后转入管式炉中，在惰性气体保护下高温碳化磁化，经过冷却、洗涤、烘干后得到花生壳基磁性多级孔碳；

(3)花生壳基磁性多级孔碳表面印迹材料的制备

将4-氯酚溶解于装有甲苯的反应瓶中，然后加入4-乙烯基吡啶、二甲基丙烯酸乙二醇酯超声混合均匀，密封静置12-24h，继续加入2，2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐和花生壳基磁性多级孔碳，充分混合后通入氮气密封反应瓶，进行磁力搅拌得到粉末状固体，经过洗涤、干燥、提取，得到花生壳基磁性多级孔碳表面印迹材料。