[发明专利]一种水体中双酚类污染物高效去除方法及复配生物炭材料

说明书

本发明公开了一种水体中双酚类污染物的高效去除方法及复配生物炭材料，其包括如下步骤：A、分别制备3类生物炭材料：BC、BBC、BC@Fe₃O₄生物炭材料；B、分别计算单位重量的3类材料对污水中污染物的最大固载量；C、测定污水样品中双酚类污染物的含量；D、以3类生物炭材料复配后总重量最小为目标函数，以总和最大固载量不小于污水中多种双酚类污染物的含量为约束条件，通过线性规划算法，计算得到每类材料的最优复配比例；E）根据该最优复配比例，制成复配生物炭材料，一次性投加到污水中，对水体中的多种双酚类污染物进行同步去除。该复配生物炭材料，是由至少2类生物炭材料根据最优复配比例复配而成的均匀混合物。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种水体中双酚类污染物高效去除方法及复配生物炭材料。

背景技术

双酚类化合物(Bisphenols,BPs)是具有相似化学结构的多种精细化学品，其主要用途为多种聚合材料的合成单体，作为橡胶工业中的交联剂等，目前已大量应用于日常生活用品的生产中， 其主要包括分子量不同的BPA、TBBPABADGE-HCL-H₂O、BADGE、BADGE-HCL、BADGE-H₂O、BADGE-2HCL、BADGE-2H₂O、BFDGE、BFDGE-2H₂O、BFDGE-2HCL、BPA、BPF、Bis-S等有机污染物及其衍生物。双酚A(BPA)是其中最具代表性的化合物。由于BPA对人体造成的潜在健康风险,许多国家及地区均对其生产及应用制定了相关法规。因此，针对BPA潜在替代产品的环境行为研究及健康风险评价势必成为关注的焦点。近年来针对双酚类化合物潜在的内分泌干扰效应已有多项研究发表。同时，双酚类污染物在包括土壤，水体，底泥，室内灰尘等多种环境介质中已有检出。双酚A是世界上使用最广泛的工业化合物之一，主要用于生产聚碳酸酯、环氧树脂、聚砜树脂、聚苯醚树脂、不饱和聚酯树脂等多种高分子材料。也可用于生产增塑剂、阻燃剂、抗氧剂、热稳定剂、橡胶防老剂、农药、涂料等精细化工产品。BPA无处不在，从矿泉水瓶、医疗器械到食品包装的内里，都有它的身影。每年，全世界生产2700万吨含有BPA的塑料。但BPA也能导致内分泌失调，威胁着胎儿和儿童的健康。癌症和新陈代谢紊乱导致的肥胖也被认为与此有关。

其中的四溴双酚A是双酚A的衍生物，为白色粉末，主要用作塑料制品添加剂，是常用的溴化阻燃剂之一。双酚A及四溴双酚A对人类的健康有害，已经多方面的试验证明。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，双酚A、四溴双酚A均在2A类致癌物清单中，二者往往同时存在于水体中。

目前污水中双酚类化合物的BPA及TBBPA等污染物的去除方法，主要包括物理降解法、生物降解法、催化氧化法等。现有研究发现，多孔碳材料因其具有较大的比表面积和较高的疏水性，被认为是憎水性有机污染物的优良去除剂。多孔碳材料由于价格低廉、降解量高、易于分离等特点而被广泛应用于有机废水的处理。

中国发明申请号CN201811095179.8 公开了一种高温炭化改性废弃烟蒂制备生物炭的方法以及生物炭的应用。该发明是要解决现有的水体中双酚A污染严重，废弃烟蒂造成污染的技术问题。该发明采用一、水热法炭化烟蒂；二、离心，烘干；三、高温热解；四、加入酸，抽滤制得生物炭。该发明制备的生物炭作为吸附剂去除水体中的双酚A。该发明采用废弃烟蒂作为原料制备生物炭，与BPA的去除相结合，这种高温炭化改性废弃烟蒂生物炭在不同pH条件下、加入腐殖酸对BPA的去除几乎没有影响，具有明显的选择性，并且在实际水体中对BPA具有靶向选择性，同时这种生物炭相较于商业活性炭对BPA的吸附性能显著提高，为改善水质提供了一种有效可行的便捷方式。

但是，上述发明仅适用于对水体中BPA的去除，而不能同时适用于对TBBPA以及其他不同分子量的双酚类化合物组分的去除。同时，其采用的生物炭制备方法及原料，成本较高，难以大面积推广应用。此外，该方法也没有提供能够验证该材料对于污染物去除效果的可靠方法。