[发明专利]一种用于吸附大气中多环芳烃的多孔黏土基吸附材料及制备和应用

说明书

本申请公开了一种用于吸附大气中多环芳烃的多孔黏土基吸附材料及制备和应用，制备方法包括：(1)将经预处理后的膨润土与表面活性剂按质量摩尔比100g：0.1～0.15mol混合，在55～65℃下反应1.5～2.5小时；反应结束后依次经抽滤、洗涤和干燥后得有机膨润土；(2)将所得有机膨润土与助表面活性剂以及中性无机前驱体按质量比1：0.8～1.2：115～125混合，55～65℃下反应3.5～4.5小时；反应完成后过滤，去滤液后在室温空气中放置10～24h；然后经焙烧即得。本申请将天然的膨润土制备成为多孔黏土基吸附材料，该吸附材料不仅具有良好的吸附作用，而且制备方法简单易操作，能够达到吸附大气中多环芳烃的目的。

技术领域

本发明涉及属于复合材料领域和大气污染防治领域，具体涉及一种用于吸附大气中多环芳烃的多孔黏土基吸附材料及制备方法和应用。

背景技术

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)具有“致畸、致癌、致突变”效应，是由煤、石油、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的，对人体健康有极大危害的一类挥发性大气污染物。在目前已发现有400多种多环芳烃具有致癌作用，例如常见的苯并α芘，苯并α蒽等，已成为全世界共同关注的有机物污染。这些存在于大气中的气态PAHs或是颗粒态PAHs不仅能够以一次有机气溶胶的形式直接进入大气对灰霾产生贡献，而且能在太阳光的作用下经过一系列光化学反应最终会生成二次有机气溶胶加重灰霾污染，1979年，美国国家环保局(EPA)发布了129种优先监测污染物中，其中有16种多环芳烃，同时中国政府发布的“中国环境优先污染物黑名单”中包含了7种多环芳烃。如果大气中存在浓度较高的多环芳烃将对环境及人类健康产生巨大危害。

研究表明，大气中多环芳烃来源主要是以下几个方面：

(1)自然源。自然界对大气中多环芳烃的贡献是十分有限的。例如自然界中陆生和水生植物、微生物的生物合成，森林、草原的火灾，火山的爆发等，它们主要是构成了多环芳烃的天然本底值。

(2)农业活动排放源。大气中多环芳烃的农业活动来源主要是农作物秸秆和木材的露天焚烧。由于大多情况下都是不完全燃烧，因此能够产生大量的多环芳烃。同时，多环芳烃的排放量与燃烧物的类型，燃烧方式以及燃烧温度有关，生物质燃烧排放的大部分都是2-3环的多环芳烃，例如萘、苊、芘等。

(3)固定源。固定源主要是家庭日常生活的排放以及工业排放。家庭日常生活的排放主要来自于取暖和烹饪这两个途径。例如北方冬季供暖设备的运行会产生大量的多环芳烃，同时家庭中的供暖系统以及电子产品也会产生一定量的多环芳烃。工业活动种多环芳烃的产生主要来自石油化工业、橡胶水泥制造业、商业发电和废弃物焚烧等

(4)移动源。城市的多环芳烃污染主要来自移动源，包括汽车、轮船、飞机等所排放出来的废气。使用不同燃料，例如柴油、汽油、煤炭、润滑油等，它们所排放出来废气的成分也会有差异。

大气中多环芳烃主要分为气态和颗粒态，其中气态多环芳烃在环境中存在浓度较大而且更容易被吸入。目前对于气态多环芳烃的处理方法主要有吸附法、吸收法、化学催化法、等离子体法等。其中吸收法存在吸收剂难以选取并且容易造成二次污染；化学催化法受到催化剂活性的影响并且催化剂有一定毒性；等离子体法能量利用率低、碳化率不高且易生成有机副产物。

发明内容

本申请提供一种用于吸附大气中多环芳烃的多孔黏土基吸附材料的制备方法，吸附剂的制备工艺简单，吸附效果好。

一种用于吸附大气中多环芳烃的多孔黏土基吸附材料的制备方法，包括：

(1)将经预处理后的膨润土与表面活性剂按质量摩尔比100g：0.1～0.15mol混合，在55～65℃下反应1.5～2.5小时；反应结束后依次经抽滤、洗涤和干燥后得有机膨润土；