一种吸附材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术属于水处理材料领域，公开了一种吸附材料及制备方法和应用。吸附材料，包含基底材料和固定于基底材料的纳米复合物及氧化金属纳米颗粒，其中，所述基底材料为微孔滤膜，所述纳米复合物是植物多酚和金属离子交联产生的络合物。本发明专利技术使用植物多酚、金属离子和氧化金属纳米颗粒对滤膜的改性，不会对滤膜本身的微孔结构造成太大的影响。多酚的邻苯/连苯三酚结构与金属氧化纳米颗粒可以协同的方式对污染物进行吸附，进一步增加污染物吸附能力。由于多酚中丰富的邻苯/连苯三酚结构，使得固定了多酚的滤膜材料的亲水性增加，可以进一步增加滤膜的水通量。另外亲水性的增加可以在滤膜表面形成一层水合膜，对水中常见不溶的污染物具有抗污性能。染物具有抗污性能。染物具有抗污性能。

【技术实现步骤摘要】
一种吸附材料及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水处理材料领域，具体涉及一种吸附材料及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]磷酸类除草剂如草甘膦、草铵膦、草甘膦异丙胺及氨甲基磷酸等是一类高效、广谱的灭生性除草剂。随着抗草甘膦转基因作物如大豆，玉米等的大面积种植，磷酸类除草剂进一步被广泛使用,成为产量和用量最大的一类农药品种，仅是草甘膦，其每年的产量就高达七十万吨。但是磷酸类除草剂具有潜在的毒性，尤其是致癌性对人类及其他生物体的健康造成了巨大的威胁。而且，磷酸类除草剂具有较高的水溶性（草甘膦：10.1 g/L）,因此进一步加剧了其在全球自然水环境中的扩散。另外，在储存、运输过程中的不当操作，缺少对未使用磷酸类除草剂的合理回收及随意倾倒也是其进入污水系统的一个重要途径。
[0003]面对磷酸类除草剂对水体的污染，只有通过加强人们对磷酸类除草剂规范使用意识及开发升级污水处理技术来应对。传统的污水处理方法包括：高级氧化法、纳米滤膜截留法、吸附剂吸附法等。这些对于磷酸类除草剂的去除方法都由于机理限制或成本限制等，无法实现对磷酸类除草剂的高效、低成本的去除。例如，高级氧化法去除效果虽然比较明显，但此方法可能产生结构不明确且具有毒性的次级产物。纳米滤膜截留法主要是基于膜的流动式过滤方法，其具有去除率高、耗能少、设备占地小、连续操作性强、环境友好等特点。但是纳米滤膜孔径小且不均一，导致处理污水的流量低，而且需要很大的压强，因此对于每天需要处理大量污水的污水处理厂需要更高的资本投入。基于氧化金属纳米颗粒的吸附技术，可以有效的吸附磷酸类除草剂，并通过磁场收集纳米颗粒，但是这种方法不适用于大型的污水处理场景。另外，将吸附剂负载到水处理常用微孔滤膜上，由于孔径较大，水流以对流方式通过孔道，可获得很高的水通量，但是由于大部分传统吸附剂以固体粉末形成存在，很难均匀、稳定、牢固地包覆在滤膜表面及微孔内，且高水通量造成的磷酸类除草剂与吸附剂接触时间减少，导致其水通量增加但去除率下降。因此开发一种制作简便、价格低廉、环境友好、水通量大、磷酸类除草剂去除速率高且可处理磷酸类除草剂范围覆盖广的材料是磷酸类除草剂污水去除领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的第一个目的是提供一种吸附材料，能够用于吸附磷酸类除草剂；本专利技术的第二个目的是提供一种吸附材料的制备方法；本专利技术的第三个目的是提供吸附材料的应用。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的第一个技术方案为：一种吸附材料，包含基底材料和固定于基底材料上的纳米复合物及氧化金属纳米颗粒；其中，所述基底材料为微孔滤膜，所述纳米复合物是植物多酚和金属离子交联产生的络合物。
[0006]本专利技术的吸附材料，在不改变工业常用微孔滤膜原有结构和成分的基础上，将植物多酚、金属离子、氧化金属纳米颗粒固定在微滤膜表面及孔道表面，形成具有对磷酸类除草剂适应性吸附的活性位点纳米复合物及氧化金属纳米颗粒，这些纳米复合物及氧化金属纳米颗粒均匀地分布在滤膜的孔道表面，其能够以协同作用的方式对磷酸类除草剂产生由不同作用力驱使的吸附。由于活性位点分布广、数量多、且吸附机制丰富，其对磷酸类除草剂的吸附速率快，可对磷酸类除草剂实现瞬时吸附。并且本申请的吸附材料可以与常见过滤设备结合，对水体中的磷酸类除草剂进行流动式动态吸附，具有流量大、去除效率高、去除速率快、价格相对低廉、环境友好等特点。
[0007]负载植物多酚、金属离子、氧化金属纳米颗粒，不会对滤膜本身的微孔结构造成太大的影响。含有丰富邻苯/连苯三酚结构的植物多酚中可以通过氢键、疏水键、静电吸附、π
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π重叠、π
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阳离子共轭等作用力，固定于不同化学组成成分的微孔滤膜表面及孔道表面。而且金属离子可以进一步通过配位键、疏水键、氢键等与植物多酚进行进一步交联，从而形成纳米复合物并更稳定、更均匀、更致密地固定于微孔滤膜表面及孔道表面。同时，氧化金属纳米颗粒也可通过配位键及静电吸附等作用力，稳定、均匀、牢固地与纳米复合物相结合，并负载于微孔滤膜表面及孔道表面。
[0008]多酚的邻苯/连苯三酚与金属离子络合产生的纳米复合物及金属氧化纳米颗粒可以协同的方式对污染物进行吸附，进一步增加污染物吸附能力。其中纳米复合物是以氢键、疏水键、静电吸附、π
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π重叠、π
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阳离子共轭等作用力对磷酸类除草剂进行吸附，而氧化金属纳米颗粒能够与磷酸类除草剂中的磷酸基团以共价键的方式相结合，与羧酸基团以弱共价键/非共价键相结合，与质子化的氨基基团以氢键结合。由于多酚中丰富的邻苯/连苯三酚结构，使得固定了多酚的滤膜材料的亲水性增加，可以进一步增加滤膜的水通量。另外，该亲水性的增加可以在滤膜表面形成一层水合膜，对水中常见水不溶的污染物具有抗污性能。
[0009]本专利技术吸附材料可吸附的磷酸类除草剂包含但不限于草甘膦、草铵膦、氨甲基磷酸、草甘膦异丙胺等。
[0010]进一步地，所述金属离子包含但不限于Fe
3+
、Fe
2+
、Al
3+
、Ti
2+
、Zn
2+
、Cu
2+
、Co
3+
、Ni
3+
、Zr
4+
、Eu
3+
、Rh
3+
、Mn
2+
中任一种或多种。
[0011]进一步地，所述氧化金属纳米颗粒包含但不限于Fe3O4纳米颗粒、TiO2纳米颗粒、Zn0纳米颗粒、Al2O3纳米颗粒中任一种或多种。
[0012]进一步地，所述植物多酚和金属离子为水溶液，所述植物多酚的质量浓度为2～10 mg/L，所述金属离子的质量浓度为2～8 mg/L，且所述植物多酚与所述金属离子的质量浓度比为（1～4）:1。
[0013]进一步地，所述植物多酚包含但不限于茶多酚、儿茶素、单宁酸、没食子酸、塔拉单宁、杨梅单宁、落叶松单宁、辐射松单宁、鞣花酸中任一种或多种。
[0014]进一步地，所述微滤膜为商业化微滤膜材料，包含但不限于聚酰胺（尼龙）滤膜、纤维素滤膜、聚偏氟乙烯滤膜、聚四氟乙烯滤膜、聚醚砜滤膜、聚丙烯腈滤膜。
[0015]由于传统吸附剂如活性炭，对水体中磷酸类除草剂的吸附发生在吸附剂的表面及内部介孔，需要磷酸类除草剂分子以扩散的方式进入到介孔内部，从外到里，越靠近吸附剂中心核的介孔需要更多的时间完成磷酸类除草剂分子的扩散，从而导致传统吸附剂若要获
得较大的吸附量需要相应较长的吸附时间，因此大部分传统吸附剂是以静态吸附的形式完成磷酸类除草剂的吸附。当将吸附剂负载到微米尺寸孔径的滤膜上，并应用于更符合工业应用场景的流动式过滤形式时，由于孔道大，可获得很高的水通量，但高水通量导致磷酸类除草剂与吸附剂接触时间减少，从而发生水通量增加但去除率下降的情况。而本专利技术可以将植物多酚、金属离子、氧化金属纳米颗粒负载在微滤膜表面及孔道表面，形成具有对磷酸类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸附材料，其特征在于，包含基底材料和固定于基底材料上的纳米复合物及氧化金属纳米颗粒；其中，所述基底材料为微孔滤膜，所述纳米复合物是植物多酚和金属离子交联产生的络合物。2.如权利要求1所述的吸附材料，其特征在于，所述金属离子包含但不限于Fe
3+
、Fe
2+
、Al
3+
、Ti
2+
、Zn
2+
、Cu
2+
、Co
3+
、Ni
3+
、Zr
4+
、Eu
3+
、Rh
3+
、Mn
2+
中任一种或多种。3.如权利要求1所述的吸附材料，其特征在于，所述氧化金属纳米颗粒包含但不限于Fe3O4纳米颗粒、TiO2纳米颗粒、Zn0纳米颗粒、Al2O3纳米颗粒中任一种或多种。4.如权利要求1
‑
3任一所述的吸附材料，其特征在于，所述植物多酚和金属离子为水溶液，所述植物多酚的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊凌，王毓，王晓玲，王梦月，
申请(专利权)人：成都思文凌云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：