[发明专利]处理农药废水的易脱附再生开链葫芦脲基材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种处理农药废水的易脱附再生开链葫芦脲基材料及其制备方法，先以聚乙烯醇和二醛为主要原料静电纺丝，然后在强酸甲醇溶液中交联成膜；再将开链葫芦脲接枝修饰到纳米纤维膜表面，其中开链葫芦脲为脲基重复单位为6的结构。采用本发明的方法制得的开链葫芦脲基材料力学性能良好，拉伸强度为40～70MPa，弹性模量为1500～2500MPa；材料对常见有机农药如紫精(百草枯)、敌草快、三氯生、狄氏剂等具有高吸附性，最大吸附率达90％以上；材料具有易脱附再生性，经过对甲基苯甲醇和水洗涤即能完成脱附，并且在5次吸附‑脱附循环后吸附率仍在80％以上。本发明的制备方法高效实用；采用本发明方法制得的材料具有良好的力学性能、高吸附性和易于脱附再生。

技术领域

本发明属农药废水处理技术领域，涉及一种处理农药废水的易脱附再生开链葫芦脲基材料及其制备方法。

背景技术

长期以来，中国在巨大的人口压力下，一直致力于提高农产品的产量，从而施用大量化学农药来达到目的。虽然大量农药的使用对农业生产提供了保障，但农药作为一种有毒物质也有其负面影响。目前，人工合成的农药大概有500多种，这些农药的大量使用不仅对环境造成了污染，也对人体健康产生了伤害。在农作物施用农药后，只有少数农药被农作物有效利用，其余大部分都随着污水流入河流，或者蒸发到空气中，甚至积累到土壤中。一般通过大气、水进入人体的农药约占10％左右，而通过食物链富集进入人体的农药可达90％左右，这也是农药对农产品污染的另一个主要途径，在生态环境中的残留农药被生物体吸收后累积于体内，再通过食物链转移至另一生物进行富集造成农药的高浓度存留，人若食用该类生物食品，可使进入人体的农药残留量成千上万倍增加。农药的慢性危害虽不能直接危机人的生命，但可降低人体免疫力，是其他疾病的患病率和死亡率上升。其次长期持久少量的摄入农药，人体内富集的农药与DNA发生作用，可出现致癌、致突变、致畸的现象。由此看来，不处理好农药问题，必将对人体健康和社会的可持续发展带来不可预测的可怕后果。

目前，污水中的有机农药主要通过化学沉淀法、电化学法、膜分离法、化学氧化法、生物技术法、吸附法等方法进行处理。相比于其他污水处理方法，吸附方法具有操作简单、成本低廉、吸附容量大、吸附速度快、吸附剂易再生、且不会对环境造成二次污染等特点，在废水循环处理工艺有着潜在的应用前景，受到国内外研究学者们的广泛关注。

传统吸附剂制备简单，价格低廉，但也有吸附效率低、难以回收等缺点。理想吸附材料应该具有较强的吸附能力，良好的机械性能，高的选择吸附性，稳定的物理化学性质，良好的再生能力等。因此研究学者一直致力于研究新型吸附材料用于污水处理，纳米纤维膜作为新型吸附材料应运而生。

但是传统的纳米纤维膜，由于聚合物本身官能团结构的限制，自身并不具有去除有机农药的能力。而利用化学改性方法对纳米纤维膜进行改性，又存在纺丝液交联成凝胶的问题，从而使得在静电纺丝过程中堵塞喷丝头和管路。有研究表明，静电纺丝壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)纳米纤维膜的力学性能随着浸泡时间的延长出现明显减弱。

而对于环状主体(如杯芳烃、冠醚、柱芳烃、葫芦脲)基纳米纤维膜也存在如力学性能差、吸附选择性差或者环状主体溶解性差而难以静电纺丝等各类问题。

如静电纺丝技术制备的下缘含炔基官能团的杯[4]芳烃修饰超支化聚氨醋纳米纤维膜，含此杯芳烃的功能纳米薄膜对甲基百草枯有选择性响应和吸附能力。将不同比例的双苯并-18-冠-6掺杂入聚丙烯腈加入二甲基甲酰胺溶液溶解制成电纺溶液，并采用静电纺丝技术将这些电纺溶液纺成纤维，得到的纳米纤维的吸附活性位点得以提高，吸附性能更好。但是，因为杯芳烃、冠醚这些环状主体的化学结构柔性导致纳米纤维膜力学性能较差，而且通过改性处理的纳米纤维膜表面容易受到污染，容易受到外部条件的影响。