[发明专利]处理含酚废水的易脱附再生开链葫芦脲基材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种处理含酚废水的易脱附再生开链葫芦脲基材料及制备方法，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4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50～80MPa，弹性模量为2000～3000MPa；材料对酚类物质——苯酚、对甲氧基苯酚、对氯苯酚具有高吸附性，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

本发明属含酚废水处理技术领域，涉及一种处理含酚废水的易脱附再生开链葫芦脲基材料及制备方法。

背景技术

水是生命之源，与人类生活息息相关。一方面，我国淡水资源分布不平衡，有近45％的国土处于水资源分布相当稀缺的情况；另一方面，我国人口众多、对水资源的需求量大，人均占有量不足世界平均水平的1/4。上述情况使得水资源短缺问题日益加重。更为严重的是，伴随工业现代化的不断发展，大量污染物被排放到环境中，水体受到了严重污染。其中，酚类化合物作为化学工业的基本原料，广泛应用于工业制造中。由于酚类物质具有致癌、致畸、致突变的潜在毒性，当其污染水体和土壤后，势必危害农作物生长、影响人类食品及饮用水安全，威胁人类健康。因此，对于含酚废水的处理，已经成为水处理方面亟待解决的问题之一。

目前含酚废水的处理方法主要有化学去除、溶剂萃取法、微生物处理、吸附法等。化学去除：有光催化去除和化学催化去除等，即采用催化剂(如二氧化铁、Fenton试剂)使酚类物质发生化学反应聚合成小分子或分解为CO₂等气体，然后通过过滤或沉积去除。催化降解法对催化剂性能要求比较严格。微生物法：利用自然界中的微生物对酚类物质进行去除的方法，具体为筛选一种能够吸收处理酚类物质的微生物，将其培养繁殖，然后用于酚类物质的去除过程中。微生物处理法的时间较长，而且处理酚类物质的浓度较低。溶剂萃取法：利用相似相溶原理，在水溶液中添加有机溶剂，酚类物质会在有机溶剂中富集，进而采用其他物理方法将有机溶剂和酚类物质除去。溶剂萃取法处理含酚废水时，需要溶剂量大，而且时间长，且容易二次污染。其中吸附法由于制备简单、成本低、材料来源广等优点而被广泛应用，制备成本低廉、吸附性能良好的吸附材料也一直是人们研究的热点。常见的吸附剂包括高岭土、活性炭、吸水树脂、水凝胶、纳米纤维膜等。纳米纤维膜作为一种新型材料，不仅直径小、比表面积大，且与传统滤材相比，还具有轻质、高孔隙率、高渗透性的优点，将滤材的过滤和吸附功能很好地结合在一起，显著提高了过滤效率与吸附能力。

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，自身并不具有去除酚类物质的能力。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。聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯纳米纤维膜在自制装置中运行75h可以达到较高的苯酚分离率，但是稳定性不佳。

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，因为冠醚、杯芳烃等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。