PFOA吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提出了PFOA吸附剂及其制备方法。其中，PFOA吸附剂的母体材料为稻壳碎片，其中，所述吸附剂的表面含有氨基。利用该PFOA吸附剂可以有效地去除PFOA。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理
，特别涉及一种去除PFOA的吸附材料及其制备方法。
技术介绍
原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization,ATRP)的反应条件温和可控，单体选择性广泛，合成的聚合物贩子量分布窄(Mw/Mn = 1. 1-1. 5)，合成线路简单，分子设计能力强。表面引发的原子转移自由基聚合反应被用于表面含有聚合物刷子的功能材料，但用于制备吸附材料的研究较少。全氟化合物(Perfluorinated Compound,PFCs)具有持久性、生物蓄积性和生物毒性，是新一类PCPs物质。全氟辛酸(PFOA)是应用最为广泛的PFCs物质之一，其污染也引起广泛关注。我国PFOA的使用量约为100吨/年。PFOA具有较强水溶性强，容易长期残留在水环境中。研究者调查结果表明我国地表水、地下水及自来水中普遍存在不同程度的 PFOA污染。因此，PFOA的去除技术研究具有重要意义。PFOA在环境中性质稳定，生物降解、氧化还原等传统技术难以将其去除。氩气环境下的超声辐射、临界水中的零价铁还原及紫外辐射等专门技术可以在水溶液中将PFOA降解，但是需要特殊环境且成本较高。吸附法是常用的污水处理技术，研究表明吸附法可以有效去除水中的PF0A，其中活性碳和树脂等吸附材料对PFOA的去除研究较多。然而现有的吸附材料在去除PFOA方面不是很理想。活性碳吸附量较低，而树脂本身价格高。因此，有待开发新型的去除水中FPOA的吸附剂。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。本专利技术的目的在于通过原子转移自由基聚合(ATRP)技术开发一种去除PFOA的吸附材料。为此，本专利技术提出了一种PFOA吸附剂，其母体材料为稻壳碎片，其中，所述吸附剂的表面含有氨基。利用该PFOA吸附剂能够有效地去除PF0A。根据本专利技术的实施例，上述PFOA吸附剂还可以具有下列附加技术特征根据本专利技术的一个实施例，所述吸附剂的粒度为l_2mm。根据本专利技术的一个实施例，PFOA的吸附量为1. 8-2. 4mmol/g。根据本专利技术的又一方面，本专利技术还提出了一种制备上述PFOA吸附剂的方法，其包括以下步骤通过ATRP反应在稻壳表面连接GMA聚合物，以便形成RH-g-p (GMA)；以及通过氨化反应在所述RH-g-p(GMA)上连接氨基，以便获得所述PFOA吸附剂。利用该方法，能够有效地制备上述PFOA吸附剂，从而能够有效地去除PF0A。根据本专利技术的实施例，上述方法还可以具有下列附加技术特征根据本专利技术的一个实施例，所述通过ATRP反应在稻壳表面连接GMA聚合物进一步包括以下步骤将40-50目的稻壳碎片与二氯甲烷、溴酰溴、吡啶混合，并于25°C下反应M 小时以获得ATRP反应引发剂RH-Br ；以及在反应容器中，将所述ATRP反应引发剂RH-Br与队^二甲基甲酰、6獻、!120和1，1，4，7，10，10-六甲基三(亚)乙烯四胺配体混合，并向混合物中在通氮气的条件下加入溴化亚铜和溴化铜混合物，于45°C下在摇床中反应2-3h，以便在稻壳表面连接GMA聚合物获得RH-g-p (GMA)。根据本专利技术的一个实施例，所述物质用量比例如下0. 5g稻壳碎片15mL 二氯甲烷3mL 溴酰溴ImL 吡啶；0. 05g RH-Br 2mL N，N-二甲基甲酰3mLGMA ImL H2O IOOyL 1，1，4，7，10，10_六甲基三(亚)乙烯四胺配体45mg溴化亚铜9mg溴化铜。根据本专利技术的一个实施例，所述通过氨化反应在所述RH-g-p(GMA)上连接氨基， 形成所述PFOA吸附剂进一步包括将RH-g-p (GMA)与多胺和四氢呋喃混合，于25°C下在摇床中反应6-12h。根据本专利技术的一个实施例，所述多胺化合物为乙二胺和二乙烯三胺，所述物质的比例为:0. Ig RH-g-p (GMA) 2mL多胺2mL四氢呋喃。根据本专利技术的实施例，还提出了一种除去水中PFOA的方法，其特征在于，包括将水与前面所述的PFOA吸附剂接触预定的时间。本领域技术人员可以根据水中PFOA的含量确定所需PFOA吸附剂的量和所需要的时间，在此不再赘述。本专利技术的PFOA吸附剂具有以下优点稻壳是一种廉价丰富的生物材料，本专利技术用 ATRP方法对稻壳进行改性，将氨基均勻接在稻壳表面，制得一种粒度为l_2mm、对PFOA的吸附量为1. 8-2. 4mmol/g的吸附剂。与活性炭吸附剂相比，对PFOA的吸附量高；聚合物通过化学键连接在稻壳表面，因此表面氨基不易脱落。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，这些实施例仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。如果在实施例中没有明确列出，则所采用的材料、方法均为本领域中常用的常规操作。一般方法 制备PFOA吸附剂的方法1、将稻壳破碎至40-50目，去离子水彻底洗干净，25°C下干燥；2、在稻壳碎片表面接入ATRP引发位点每0. 5g上述的稻壳碎片，加入15mL 二氯甲烷、3mL溴酰溴、ImL吡啶的溶液中，25°C下反应Mh，为后续ATRP反应制备引发剂RH-Br ；3、通过ATRP反应在稻壳表面连接GMA聚合物，形成RH-g-p(GMA)每0. 05g RH-Br 加入 2mL N, N-二甲基甲酰，3mL GMA，ImL H2O,和 100 μ L 1，1，4，7，10，10-六甲基三 (亚)乙烯四胺配体，通入氮气驱除瓶内的氧气，并在通氮气的条件下加入45mg溴化亚铜和9mg溴化铜混合物，待通气10分钟后，将反应容器密封，防止空气进入，置于转速为150 转/分的摇床中，温度恒定为45°C，反应2-池，用丙酮和四氢呋喃洗净，待干燥后就制得 RH-g-p(GMA)；4、通过氨化反应在RH-g-p (GMA)上连接氨基，形成PFOA吸附剂每 0. lgRH-g-p (GMA)加入2mL乙二胺或2mL者二乙烯三胺和2mL四氢呋喃混合溶液中，置于转速为150转/分的摇床中，温度恒定为45°C反应6-12h，用丙酮和去离子水交替洗涤干净， 干燥后就制得稻壳基吸附材料。吸附量的测算方法将0. Olg吸附剂加入到IOOmL含0. 372mmol/LPF0A的水溶液中，用0. lmol/L的盐酸和0. lmol/L的氢氧化钠调整溶液pH为5，温度恒定为25°C，摇床转速为150转/分，吸附时间为2 4小时，用液相色谱法测PFOA的浓度。吸附量依下式计算q= (C0-Ce) V/ff其中q-吸附量(mmol/g) ；C0-吸附前PFOA浓度(mmol/L) ；Ce-吸附后PFOA浓度 (mmol/L) ；V-溶液体积(L) ；W-吸附剂干重(g)。实施例1在本实施例中，按照下列步骤制备PFOA吸附剂(1)取0. 5g稻壳碎片，加入15mL 二氯甲烷、3mL溴酰溴、ImL吡啶的溶液中，25°C下反应Mh，为后续ATRP反应制备引发剂RH-Br ；(2)将0. 05g RH-Br放入玻璃管中，依次加入^iL N，N- 二甲基甲酰，!3mL GMA, ImL H2O,和IOOyL 1，1，4，7，10，10-六甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓述波，郑玉琴，牛利，黄俊，余刚，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：