去除PFASs的有机改性壳聚糖吸附剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开去除PFASs的有机改性壳聚糖吸附剂、制备方法及应用，采用壳聚糖作为原始改性基质，通过3

Organically modified chitosan adsorbent for pfass removal, preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
去除PFASs的有机改性壳聚糖吸附剂、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及环境修复多氟和全氟烷基物质领域技术，尤其是指一种去除PFASs的有机改性壳聚糖吸附剂、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]全氟和多氟烷基类化合物(perfluoroalkyl and poly fluoroalkyl substances，PFASs)是一类人工合成的、全部或多个与碳原子相连的氢原子被氟原子完全取代，而形成的整体或部分含有C
n
F
2n+1
‑
基团的新型持久性有机化合污染物。由于具有疏水、疏油，化学稳定性强、表面活性高等的独特特性，能够承受光照、高温，被广泛用于日常用品、泡沫灭火、表面活性剂乳化剂等方面。其具有高能量的C
–
F键(116kcal/mol)和螺旋结构，因此获得化学稳定性好且持久性强的特点，一旦被制造处理，无法被自然降解，被誉为“永远的化学品”，以致近年来陆续在全球范围内的各种环境介质和生物体内被检出。其中全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)与全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate,PFOS)是目前工业上使用量最大的2种化合物，是代表性的PFASs。此外，PFASs具有远距离的传输能力，高水溶性(PFOS、PFOA溶解度分别为570mg/L、3.4g/L)，能造成海水、地下水和饮用水污染，在垃圾渗滤液、氟化工、半导体行业等废水中PFOS/PFOA污染尤为严重，其中镀铬废水中PFOS浓度可达1380mg/L，是目前行业废水中PFOS含量最高的水体。这些化合物具有生物累积性、环境耐受性和在多种生物中的潜在毒性以及各种毒性而备受关注。
[0003]目前，国内外研究中，利用生物法对PFASs降解并无报道，国内外针对水中PFASs的去除方法可分为两大类，第一类为物理方法，包括膜处理法和混凝沉淀法等；第二类为化学法，如电化学氧化法、高级氧化法和光催化氧化法等。这些方法大多数具有操作复杂、处理成本较高和时间周期较长等缺点。吸附法因具有吸附效率高、速度快、吸附容量大等特点，已被广泛应用于治理水体环境污染。
[0004]壳聚糖大量存在于甲壳类动物的外壳中，例如虾壳，蟹壳，蝉蜕等，表面含有大量氨基和羟基基团，具有生物降解性、细胞亲和性和生物效应等许多独特的性质，是天然多糖中唯一的碱性多糖。壳聚糖分子结构中的氨基基团反应活性较强，使得该多糖具有优异的生物学功能并具有化学修饰的可能。此外，壳聚糖在全球的储量极为丰富，由于其独特的分子结构、优良的吸附性能与低廉的成本，在环保领域有着很大的应用价值，壳聚糖应用于废水治理已受到广泛重视。
[0005]但是，目前的壳聚糖在含氟的废水中使用时，对PFASs的吸附量相对较小，对PFASs的去除效果也不是很明显。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种去除PFASs的有机改性壳聚糖吸附剂、制备方法及应用，其解决了壳聚糖在含氟的废水中使用时，对
PFASs的吸附量相对较小，对PFASs的去除效果也不是很明显的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下之技术方案：一种去除PFASs的有机改性壳聚糖吸附剂,壳聚糖原始基体经改性后得到具有疏水亲油性的有机改性壳聚糖，所述有机改性壳聚糖包括多个改性单聚体，单个改性单聚体的化学式如下：
[0008][0009]在一个实施例中，所述壳聚糖原始基体依次经3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷和3
‑
氯
‑2‑
羟丙基氯化铵改性后得到所述有机改性壳聚糖；所述3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷的化学式如下：
[0010][0011]所述3
‑
氯
‑2‑
羟丙基氯化铵的化学式如下。
[0012][0013]一种去除PFASs的有机改性壳聚糖吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)将0.5～5mL的所述3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷投加量加入50％乙醇有机溶液中混合搅拌1～3h，以获得预水解的氨基硅烷溶液得到溶液A1；
[0015](2)将1～5g的所述壳聚糖原始基体投加量分散在溶液A1，利用封口膜进行封口，在70～80℃的水浴条件下磁力搅拌6～8h，接着，抽滤，留在滤膜上的固体为有机硅改性壳聚糖粗产物，并利用50％乙醇溶液洗涤3次；
[0016](3)将步骤(2)中得到的有机硅改性壳聚糖粗产物置于真空干燥箱，在70～90℃下真空干燥2～5h，去除有机硅改性壳聚糖粗产物表面残留的50％乙醇溶液；
[0017](4)将步骤(3)中得到的干燥有机硅改性壳聚糖粗产物0.5～3g、30～50mL质量分
数为35％的氢氧化钠溶液以及异丙醇加入至烧瓶，搅拌下加热至50～80℃碱化4～6h，得到有机硅改性壳聚糖碱液A2；
[0018](5)往A2溶液中缓慢滴加1～10mL质量分数为65％的所述3
‑
氯
‑2‑
羟丙基氯化铵溶液，控制滴加速度且物料温度不高于50℃，滴加完毕后升温至70～90℃，恒温反应6～8h，得到改性壳聚糖溶液A3；
[0019](6)用稀盐酸调节A3溶液的pH值至7后抽滤，所得产物经甲醇反复浸泡三次，再用无水乙醇洗涤三次，得到湿改性壳聚糖，将湿改性壳聚糖转至真空干燥箱，并在70～90℃温度下干燥12～18h，得到干燥后的改性壳聚糖样品；
[0020](7)将步骤(6)中干燥后的改性壳聚糖样品研磨过200目筛，得到粒径不大于0.074mm的样品即为具有疏水亲油性的有机改性壳聚糖。
[0021]在一个实施例中，所述步骤(1)中3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷的投加量为9.6～96mL/L。
[0022]在一个实施例中，所述步骤(2)中溶液A1中壳聚糖的投加量为19.3～96.5g/L。
[0023]在一个实施例中，所述步骤(4)中溶液A2中的氢氧化钠投加量为300～500mL/L，有机硅壳聚糖投加量为5～30g/L。
[0024]在一个实施例中，所述步骤(5)中溶液A3中3
‑
氯
‑2‑
羟丙基氯化铵投加量为10～100mL/L。
[0025]一种去除PFASs的有机改性壳聚糖吸附剂的应用，包括步骤如下：
[0026]S1：将具有疏水亲油性的有机改性壳聚糖直接投入含有PFASs的废水中；
[0027]S2：在搅拌或振荡条件下进行吸附，保证有有机改性壳聚糖与PFASs废水的充分接触；
[0028]S3：吸附结束后的有机改性壳聚糖自然沉降沉积于底部，通过过滤除去。
[0029]在一个实施例中，所述S2中在15～35℃、200～800rpm条件下持续搅拌至少180min。
[0030]在一个实施例中，所述S1中PFASs浓度为50mg/L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除PFASs的有机改性壳聚糖吸附剂,其特征在于,壳聚糖原始基体经改性后得到具有疏水亲油性的有机改性壳聚糖，所述有机改性壳聚糖的化学式如下。2.根据权利要求1所述的去除PFASs的有机改性壳聚糖吸附剂，其特征在于：所述壳聚糖原始基体依次经3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷和3
‑
氯
‑2‑
羟丙基氯化铵改性后得到所述有机改性壳聚糖；所述3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷的化学式如下：所述3
‑
氯
‑2‑
羟丙基氯化铵的化学式如下。3.一种去除PFASs的有机改性壳聚糖吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将0.5～5mL的所述3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷投加量加入50％乙醇有机溶液中混合搅拌1～3h，以获得预水解的氨基硅烷溶液得到溶液A1；(2)将1～5g的所述壳聚糖原始基体投加量分散在溶液A1，利用封口膜进行封口，在70～80℃的水浴条件下磁力搅拌6～8h，接着，抽滤，留在滤膜上的固体为有机硅改性壳聚糖粗产物，并利用50％乙醇溶液洗涤3次；(3)将步骤(2)中得到的有机硅改性壳聚糖粗产物置于真空干燥箱，在70～90℃下真空干燥2～5h，去除有机硅改性壳聚糖粗产物表面残留的50％乙醇溶液；(4)将步骤(3)中得到的干燥有机硅改性壳聚糖粗产物0.5～3g、30～50mL质量分数为35％的氢氧化钠溶液以及异丙醇加入至烧瓶，搅拌下加热至50～80℃碱化4～6h，得到有机
硅改性壳聚糖碱液A2；(5)往A2溶液中缓慢滴加1～10mL质量分数为65％的所述3
‑
氯
‑2‑
羟丙基氯化铵溶液，控制滴加速度且物料温度不高于50℃，滴加完毕后升温至70～90℃，恒温反应6～8h，得到改性壳聚糖溶液A3；(6)用稀盐酸调节A3溶液的pH值至7后抽...

【专利技术属性】
技术研发人员：林辉，梁逸扬，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：