本发明专利技术公开了一种由活性炭、生物类脂和高分子膜构成的复合吸附剂制备方法，属于水处理技术与应用领域。吸附剂的主要制备方法包括（１）用丙酮将中性生物类脂、高分子材料溶解，再加入一定量的添加剂，超声分散成均匀的膜液；（２）使用真空抽滤装置将膜液均匀涂布在颗粒活性炭上，再将已镀膜的吸附剂风干至丙酮等有机溶剂完全挥发。本发明专利技术的吸附剂对水中，特别是饮用水中极低浓度的持久性有机物具有良好的去除效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合吸附剂及其制备方法，具体是以颗粒状活性炭为支撑载体，将含生物类脂的高分子膜均匀涂布在活性炭表面构成复合吸附剂，用于高效去除水中低浓度持久性有机污染物，属于水处理技术与应用领域。
技术介绍
持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants，POPs)中绝大部分是亲脂性有机物(如二恶英类)，通常在水中的浓度极低(ng～pg/L)，但这些污染物毒性大，环境条件下难降解，并能够在生物体脂肪内富集，通过长时间持续作用严重威胁着人类的健康和生存。近年来，国内外对POPs的研究迅速发展，但仍限于基础性研究阶段，如调查某地区POPs的分布情况及生态效应，或研究POPs对人类和其它生物健康的影响等等，而对水中极低浓度的POPs的去除，尤其是对饮用水中极低含量POPs的去除未见系统的研究报告。活性炭吸附是当前最常用的去除水中有机物的方法。市场销售的净水装置中，活性炭也是主要填料成分。但是活性炭对有机物的吸附不具备选择性(吸附的大多是无毒害作用的天然有机物和蛋白质、有机酸等浓度较大的有机物)，吸附作用可逆，并且容易饱和，通常用量大，需要不断再生。此外，有文献报道，活性炭对水中某些有机物的吸附有一个最低浓度，低于这个最低浓度时，活性炭就无法发挥作用，如当水中有机卤化物浓度小于5μg/L时，活性炭对其不产生吸附作用。因此，活性炭对低含量、亲脂性的持久性有机污染物的吸附效果并不理想，但目前尚无效果更好的处理有机物的吸附材料。由于亲脂性有机物(如二恶英类)对生物体的毒性是由于在脂肪中的富集，这一原理同样可以用来开发去除亲脂性有机物的仿生材料。本专利所开发的吸附剂以活性炭为载体，在活性炭外表面均匀涂布一层由生物类脂和高分子物质组成的膜。吸附剂外表面的的膜材料结构与由磷脂双分子层和蛋白质构成的生物膜十分相近，膜的外侧亲水而内侧亲脂，并且生物类脂的含量相对较高，可优先吸附水中低浓度的亲脂性持久性有机污染物，而较少吸附浓度较高的亲水性有机物。活性炭不仅是支撑材料，而且可以吸附有机物，因此当此吸附剂置于水中时，有机物可以快速的通过高分子膜而被生物类脂吸附，所吸附的有机物可以较慢的速度被支撑载体所吸附，由于饮用水中的POPs的含量极低，通常＜ng/L，而复合膜的吸附量最少也能达到1.5mg有机物/g类脂(或＞1500吨水/g类脂)，因此这种吸附材料的吸附容量很大，很难达到饱和而无需再生。
技术实现思路
本专利技术的目的是制备一种集活性炭支撑载体、高分子膜以及固定在高分子膜内的生物类脂为一体的复合吸附剂，并应用于选择性吸附去除水中极低浓度的亲脂性的持久性有机物。为实现上述目的，本专利技术提供一种活性炭/生物类脂/高分子膜复合吸附剂的制备方法，其步骤包括(1)用一定量的丙酮将生物类脂及高分子材料溶解，再加入一定量的添加剂，超声配制成均匀的膜液。其中高分子材料的重量百分含量为2～25％丙酮的重量百分含量10～60％中性类脂的重量百分含量1～15％添加剂的重量百分比含量1～20％(2)连接真空抽滤装置；(3)将洁净滤纸放入布氏漏斗中，用丙酮润湿；取适量用去离子水清洗并烘干的颗粒活性炭，平铺于布氏漏斗底部；将超声后的膜液倒入，完全浸没活性炭；开动真空泵，抽滤至活性炭表面无多余膜液；将镀膜活性炭置于洁净滤纸上，置于通风橱内一段时间，至丙酮等有机溶剂完全挥发(24小时以上)；可根据需要重复上述镀膜步骤，以获得适宜的类脂含量；(5)用去离子水清洗镀膜活性炭数次；(6)将制备的复合吸附剂浸于去离子水中，放在冰箱内保存。通过实验考察本专利技术所述复合吸附剂对水中低浓度持久性有机污染物的去除效果。将一定量一定浓度的某种(或某几种)持久性有机污染物装入磨口带塞锥形瓶，放入恒温振荡器中，设置一定温度，一定转速，吸附一定时间后取出，通过固相萃取柱(SPE)浓缩富集后，用气相色谱分析剩余物质含量。本专利技术的特点如下1.复合吸附剂由含生物类脂的高分子复合膜均匀涂布在粒状活性炭载体上；2.吸附材料外侧亲水，便于和水相之间的溶质交换最大；3.吸附材料内侧亲脂，便于被吸附的亲水和中等疏水有机污染物被亲脂性污染物取代，以保证对亲脂性污染物的吸附容量最大；4.通过超声使生物类脂在高分子膜中均匀分布；5.该复合吸附剂能够高效去除水中低浓度亲脂性POPs。实施例实施例1取质量比为35∶5∶1∶9∶1的丙酮，二氧六环，高氯酸镁，醋酸纤维素及中性生物类脂置于250mL锥形瓶中，放入恒温摇床，温度25℃，转速150rpm，至醋酸纤维素全部溶解后，制备复合吸附剂。采用扫描电子显微镜、红外、XPS等方法分析证明在活性炭上包敷上了一层由生物类脂和高分子组成的膜。实施例2通过摇瓶实验检验复合吸附剂对POPs的去除效果，取若干500mL磨口带塞锥形瓶，各加入250ml 20μg/L的狄氏剂水溶液和5g复合吸附剂，置于恒温振荡器中，温度25℃，转速为150rpm，经过不同时间后取出，通过固相萃取柱(C-18，500mg，3mL，Agilent Co.，美国)浓缩富集后，用气相色谱仪(GC6890N，Agilent Co.美国)分析水样中残余狄试剂含量。结果显示，12小时后狄氏剂的去除率为99.9％。权利要求1.一种快速去除水中低浓度持久性有机污染物的复合吸附剂，其特征在于，该复合吸附剂以颗粒活性炭作为载体，以含生物类脂的高分子膜包覆。2.按照权利要求1所述的吸附剂，其特征在于，制备过程包括以下步骤(1)用丙酮将中性生物类脂、高分子材料溶解，再加入一定量的添加剂，超声分散成均匀的膜液；(2)使用真空抽滤装置将膜液均匀涂布在颗粒活性炭上，将已镀膜的吸附剂风干至丙酮等有机溶剂完全挥发，将吸附剂用去离子水清洗数次，并浸于去离子水中，或风干保存。3.按照权利要求2所述的吸附剂制备工艺，其特征在于，所述的高分子材料是聚芳醚酮，聚砜、聚芳醚酮、聚氯乙烯、聚氟乙烯及纤维素类。4.按照权利要求2所述的吸附剂制备过程，其特征在于膜液中添加剂为二氧六环、高氯酸镁的混合物。5.按照权利要求2所述的吸附剂的制备过程，其特征在于采用搅拌溶解和超声分散溶解的方式配制均匀的膜液。全文摘要本专利技术公开了一种由活性炭、生物类脂和高分子膜构成的复合吸附剂制备方法，属于水处理技术与应用领域。吸附剂的主要制备方法包括(1)用丙酮将中性生物类脂、高分子材料溶解，再加入一定量的添加剂，超声分散成均匀的膜液；(2)使用真空抽滤装置将膜液均匀涂布在颗粒活性炭上，再将已镀膜的吸附剂风干至丙酮等有机溶剂完全挥发。本专利技术的吸附剂对水中，特别是饮用水中极低浓度的持久性有机物具有良好的去除效果。文档编号B01J20/22GK1715195SQ20041006226公开日2006年1月4日 申请日期2004年7月2日 优先权日2004年7月2日专利技术者曲久辉, 茹加, 刘会娟, 代瑞华 申请人:中国科学院生态环境研究中心 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种快速去除水中低浓度持久性有机污染物的复合吸附剂，其特征在于，该复合吸附剂以颗粒活性炭作为载体，以含生物类脂的高分子膜包覆。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曲久辉，茹加，刘会娟，代瑞华，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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