一种水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料的制备方法，包括钠型蒙脱石的制备、钠型蒙脱石的优化、钠型蒙脱石的改性和改性蒙脱石的成型；本发明专利技术水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料的制备方法，制备的吸附材料对芳香族有机污染物具有出色的吸附性，并且具有强烈的吸附特异选择性，制备简单便捷、技术成本经济、使用无二次污染，是一种经济、实用价值较高的吸附材料，特别适用于对水中芳香族有机污染物的选择性去除，从而实现对水中芳香族有机污染物经济高效、快速便捷、环境友好的治理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机污染环境修复领域，尤其是涉及一种水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料的制备方法。
技术介绍
芳香族化合物是一类用途广泛，生产使用量大的化工产品，在使用和处置过程中，可通过各种途径进入环境，对水体、土壤和大气造成污染。此外，石油冶炼、加工和运输过程中也有大量的芳香族化合物进入环境，如苯、甲苯和二甲苯等。进入环境后，芳香族化合物能够长期滞留，有些芳香族化合物毒性大，具有致畸、致癌和致突变作用。研究表明，甲苯、乙苯和二甲苯能够损害中枢神经系统，甲苯还具有血液和遗传生殖毒性，并损害人体肾或肝脏。多种芳香族化合物已被列入我国水环境优先控制污染物，如：苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯等。基于此现状，如何有效去除污染环境中的芳香族有机污染物成为污染治理的研究热点之一。目前，去除水中芳香族有机污染物的主要技术有：有机萃取、化学试剂氧化还原、光催化降解和高分子聚合材料吸附等。其中，有机萃取和化学试剂氧化还原分别存在消耗大量有机溶剂和氧化还原二次污染的缺点；光催化降解虽然去除率高、去除芳香族有机污染物种类多，但是在实际应用中存在工艺流程复杂，且需要进行强氧化处理等不足；高分子聚合材料对芳香族有机污染物具有良好的吸附效果，但是其合成过程复杂，需要分散剂、交联剂、引发剂和溶胀物质等，同样存在成本较高和二次污染的缺陷。粘土矿物作为组成黏土岩和土壤的主要矿物，其对进入环境中的重金属和有机污染物的吸附作用受到了广泛关注和研究。天然粘土矿物往往与一些可交换的碱金属和碱土金属(Na+和Ca2+)相结合，Na+和Ca2+的强水合能力使得矿物表面表现出亲水性，从而不利于其对有机污染物的吸附去除。对天然粘土矿物进行修饰改性，用烷基铵离子取代其中的无机阳离子，得到的有机-粘土矿物具有疏水表面，能够与有机物发生强烈吸附作用，从而去除有机污染物。蒙脱石作为粘土矿物中阳离子交换量最高的一类，其可交换的钙或钠被有机离子取代后形成的有机-蒙脱石复合物被用于制备润滑石、油漆防沉剂和石油化工产品的添加剂。在环境污染修复领域，通过修饰改性得到的有机-蒙脱石复合物去除污染物这一技术得到了较为广泛的研究。Mortland和Boyd等研究了[(CH3)3-NR]+修饰后的蒙脱石对酚和氯酚的吸附效果，结果表明R基团为长链烷基基团修饰后的蒙脱石(如：R＝C16H33)比未修饰或者短链基团修饰的蒙脱石具有更强的吸附能力。但是，四甲基铵修饰后的蒙脱石(TMA-smectite)表现出一些不同的吸附现象。其对苯的吸附能力大于水溶性更低，分子更大的1,2,4-三氯苯，且对苯的吸附量大于十六烷基三甲基溴化铵(HTDMA)和四乙基铵(TEA)修饰的蒙脱石，这与前面的规律不同。这种差异表明，修饰后的有机-蒙脱石复合物的吸附能力可能与交换的有机阳离子的大小及其在蒙脱石上的排布情况有关，同时可能与被吸附的目标污染物也有关。因此，有必要考察四甲基铵修饰后的蒙脱石(TMA-smectite)对一系列分子大小和水溶性各异的芳香族有机污染物的吸附效果，为其在吸附去除水中芳香族有机污染物中的广泛应用提供技术支持，从而实现对水中芳香族有机污染物经济高效、快速便捷、环境友好的去除与治理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料的制备方法，实现对水中芳香族有机污染物经济高效、快速便捷、环境友好的去除与治理。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：一种水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料的制备方法，包括以下步骤：a.钠型蒙脱石的制备将天然蒙脱石加入到过量的氯化钠溶液中，室温下机械或磁力搅拌12～24小时，优选的，搅拌时间为18小时，固液离心分离后，用与氯化钠溶液等体积量的去离子水冲洗蒙脱石，连续3～5次，一般冲洗4次；b.钠型蒙脱石的优化向步骤a得到的钠型蒙脱石中加入与步骤a中氯化钠溶液等体积量的去离子水，通过湿沉降法分离去除粒径>2μm的蒙脱石颗粒，离心分离上层悬浮液并去除上清液，得到优化后的粒径<2μm的钠型蒙脱石；c.钠型蒙脱石的改性向步骤b得到的钠型蒙脱石中加入一定量的四甲基氯化铵，其添加量为钠型蒙脱石阳离子交换量的3～5倍，优选的，添加量为4倍钠型蒙脱石的阳离子交换量，室温下机械或磁力搅拌2～4小时，优选的搅拌时间为3小时，固液离心分离后，用与步骤a中氯化钠溶液等体积量的去离子水冲洗改性后的蒙脱石，连续3～5次，一般冲洗4次；d.改性蒙脱石的成型将步骤c得到的改性蒙脱石快速冷冻(－20℃)4～8小时，一般可冷冻6小时，之后再冷冻干燥18～30小时，优选的干燥时间为24小时，所得干燥粉末即为成型后的水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料。进一步地，所述步骤a、步骤c中的搅拌方式均为机械搅拌。本专利技术的有益效果为：(1)制备所得水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料，即四甲基铵-蒙脱石(TMA-smectite)，通过吸附作用机理去除水中非离子型有机污染物，并且由于水分子对蒙脱石层间空隙的压缩作用，其对具有紧密层状结构的芳香族有机污染物具有优异的吸附能力，同时展现出强烈的吸附特异选择性；(2)四甲基铵-蒙脱石(TMA-smectite)吸附芳香族有机污染物的特异选择性规律为：分子小、苯环上取代基少的芳香族有机污染物更易被四甲基铵-蒙脱石吸附去除，其对验证试验中所选7种芳香族有机污染物的吸附量大小顺序为：苯>甲苯>对二甲苯>乙基苯>邻二甲苯>邻二氯苯>1,2,3-三氯苯。(3)对芳香族有机污染物的特异选择性吸附是四甲基铵-蒙脱石(TMA-smectite)吸附材料的一大优势，同时，该材料的制备简单便捷、吸附性能优异、技术成本经济、使用无二次污染，因此具有较高的应用价值，可广泛用于对水中芳香族有机污染物的选择性去除，从而实现对水中芳香族有机污染物经济高效、快速便捷、环境友好的治理。本专利技术一种水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料的制备方法，制备的吸附材料对芳香族有机污染物具有出色的吸附性，并且具有强烈的吸附特异选择性，制备简单便捷、技术成本经济、使用无二次污染，是一种经济、实用价值较高的吸附材料，特别适用于对水中芳香族有机污染物的选择性去除，从而实现对水中芳香族有机污染物经济高效、快速便捷、环境友好的治理。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：a.钠型蒙脱石的制备将天然蒙脱石加入到过量的氯化钠溶液中，室温下机械或磁力搅拌12～24小时，固液离心分离后，用与氯化钠溶液等体积量的去离子水冲洗蒙脱石，连续3～5次；b.钠型蒙脱石的优化向步骤a得到的钠型蒙脱石中加入与步骤a中氯化钠溶液等体积量的去离子水，通过湿沉降法分离去除粒径>2μm的蒙脱石颗粒，离心分离上层悬浮液并去除上清液，得到优化后的粒径<2μm的钠型蒙脱石；c.钠型蒙脱石的改性向步骤b得到的钠型蒙脱石中加入一定量的四甲基氯化铵，其添加量为钠型蒙脱石阳离子交换量的3～5倍，室温下机械或磁力搅拌2～4小时，固液离心分离后，用与步骤a中氯化钠溶液等体积量的去离子水冲洗改性后的蒙脱石，连续3～5次；d.改性蒙脱石的成型将步骤c得到的改性蒙脱石快速冷冻4～8小时，之后再冷冻干燥18～30小时，所得干燥粉末即为成型后的水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料。

【技术特征摘要】
1.一种水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.钠型蒙脱石的制备
将天然蒙脱石加入到过量的氯化钠溶液中，室温下机械或磁力搅拌12～24小时，固液离心分离后，用
与氯化钠溶液等体积量的去离子水冲洗蒙脱石，连续3～5次；
b.钠型蒙脱石的优化
向步骤a得到的钠型蒙脱石中加入与步骤a中氯化钠溶液等体积量的去离子水，通过湿沉降法分离去
除粒径>2μm的蒙脱石颗粒，离心分离上层悬浮液并去除上清液，得到优化后的粒径<2μm的钠型蒙脱石；
c.钠型蒙脱石的改性
向步骤b得到的钠型蒙脱石中加入一定量的四甲基氯化铵，其添加量为钠型蒙脱石阳离子交换量的
3～5倍，室温下机械或磁力搅拌2～4小时，固液离心分离后，用与步骤a中氯化钠溶液等体积量的去离子
水冲洗改性后的蒙脱石，连续3～5次；
d.改性蒙脱石的成型
将步骤c得到的改性蒙脱石快速冷冻4～8小时，之后再冷冻干燥18～30小时，所得干燥粉末即为成型
后的水中芳香族有机污染物特异选择性吸附材料。
2.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛光遥，谷成，杨璐，王可赟，何岸飞，贺明华，林东海，李彦俊，魏诗辉，
申请(专利权)人：江苏绿田环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32