一種提高介孔分子篩吸附疏水性有機(jī)物效能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)物污染治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高介孔分子篩吸附疏水性有機(jī)物效能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]疏水性有機(jī)物(Hydrophobic Organic Compounds, HOCs)是一類重要的環(huán)境污染物，如部分藥品與個人護(hù)理品、多環(huán)芳烴和環(huán)境激素(雙酚A)等。HOCs在生物體內(nèi)的利用率較低，不易通過自然界的生物環(huán)境進(jìn)行降解。HOCs具有一定的毒性，有的還具有致畸和致癌作用，可在生物體內(nèi)富集并通過食物鏈?zhǔn)苟拘苑糯?，最終對動物和人體健康造成危害。由于HOCs具有較高的脂溶性，一旦進(jìn)入水體，容易在懸浮物和底泥中累積，并在生物體內(nèi)富集，從而對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。因此，HOCs的去除研究具有重要的環(huán)境意義。
[0003]吸附技術(shù)因其簡單低耗、無化學(xué)藥品投加成為研究者公認(rèn)的HOCs去除技術(shù)，研究人員開發(fā)出了多種吸附材料。其中，硅基介孔分子篩因其具有可控的結(jié)構(gòu)形貌、和良好的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)備受青睞。然而，硅基介孔分子篩屬于無機(jī)材料，對HOCs吸附效能不佳。因此，研究適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ岣吖杌榭追肿雍Y對HOCs的吸附性能對拓展硅基介孔分子篩在HOCs污染控制領(lǐng)域的應(yīng)用具有較強(qiáng)的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決硅基介孔分子篩對疏水性有機(jī)物吸附效能低的問題，同時實現(xiàn)了對疏水性有機(jī)物的選擇性分離，本發(fā)明提供了一種提高硅基介孔分子篩吸附疏水性有機(jī)物效能的方法。
[0005]具體的，該方法包括如下步驟:將保留模板劑的硅基介孔分子篩投入到含疏水性有機(jī)物的水中，投加量為0.5?1.5g/L，調(diào)節(jié)pH為中性，常溫震蕩2?4h，最終將分子篩分離后實現(xiàn)有機(jī)物的去除。
[0006]優(yōu)選的，所述的保留模板劑的硅基介孔分子篩采用如下方法制備得到:向水中加入季銨鹽表面活性劑2?8g/L，充分溶解后依次加入乙醇和氨水，用量分別為200?300mL/L和50?100mL/L，混勻，攪拌下加入正硅酸乙酯進(jìn)行脫水縮合反應(yīng)，用量為10?30mL/L，陳化，分離，洗滌得到到白色沉淀物，烘干，研磨即可。
[0007]具體的，所述的季銨鹽表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨或十八烷基三甲基溴化銨。
[0008]具體的，所述的脫水縮合反應(yīng)時間為15?30min。
[0009]具體的，所述的陳化時間為10?30h。
[0010]具體的，所述的疏水性有機(jī)物為苯、多環(huán)芳烴或疏水性農(nóng)藥。
[0011]本發(fā)明方法原理如下:通過保留硅基介孔分子篩合成過程中所使用的模板劑季銨鹽陽離子表面活性劑，利用保留模板劑的烷基鏈在介孔孔道內(nèi)形成有機(jī)相，進(jìn)而通過有機(jī)相的分配作用提高硅基介孔分子篩對疏水性有機(jī)物的吸附效能；選取不同烷基鏈長度的模板劑可以調(diào)控有機(jī)相的分配作用，從而選擇性調(diào)控硅基介孔分子篩對疏水性有機(jī)物的吸附效能。
[0012]本發(fā)明不涉及化學(xué)藥品消耗、能源消耗，是一種環(huán)境友好型材料性能調(diào)控方法，較采用化學(xué)改性等方法提高硅基介孔分子篩對疏水性有機(jī)物吸附性能具有明顯優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0013]圖1是保留模板劑娃基介孔分子篩的結(jié)構(gòu)表征:A和B分別為不含模板劑和含有模板的硅基介孔分子篩劑的掃描電鏡圖；圖C為材料的X射線衍射圖，含有模板和不含模板劑的硅基介孔分子篩劑分別記為C16-MCM-41和MCM-41 ;圖D為材料的紅外光譜圖，含有模板和不含模板劑的硅基介孔分子篩劑分別記為C16-MCM-41和MCM-41。
[0014]圖2保留模板劑硅基介孔分子篩內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3采用本方法對硅基介孔分子篩吸附典型疏水性有機(jī)物性能提高效果圖，即含模板劑硅基介孔分子篩C16-MCM-41 (.)和不含模板劑硅基介孔分子篩MCM-41 ( O )對疏水性有機(jī)物恩諾沙星的吸附效能對比。
【具體實施方式】
[0016]實施例1分子篩的制備
[0017]本實施方式中模板劑以十六烷基三甲基溴化銨為例，但模板劑不受限于此例。向700mL水中加入6g的季銨鹽表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨，充分?jǐn)嚢枞芙夂螅来渭尤?50mL乙醇和SOmL氨水，充分混勻后，攪拌下加入20mL的正硅酸乙酯進(jìn)行脫水縮合反應(yīng)20min，陳化24h后對分離、洗滌所得白色沉積物，烘干后研磨制得保留模板劑的硅基介孔分子篩，并取部分樣品在540°C下煅燒6h，制得不含模板劑的娃基介孔分子篩。材料表征見圖1。如圖1A和IB所示，所合成的材料呈現(xiàn)出300nm直徑的球形顆粒；如圖1C示，所合成的材料呈現(xiàn)出四個小角度X射線衍射峰，說明材料具有良好的介孔結(jié)構(gòu)特征；如圖1D示，所合成材料的紅外光譜現(xiàn)實未經(jīng)煅燒的分子篩呈現(xiàn)出烷基吸收峰(2920cm \ 2851cm 1和1474cm ，說明模板劑成功保留在分子篩內(nèi)部。所合成的分子篩內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖見圖2，內(nèi)部孔道的硅基骨架呈六棱柱形。
[0018]實施例2吸附實驗
[0019]本實施方式中含模板劑硅基介孔分分子篩以采用十六烷基三甲基溴化銨制備的分子篩為例，疏水性有機(jī)物以藥品恩諾沙星為例，但模板劑和疏水性有機(jī)物種類不受限于此例。通過吸附實驗驗證保留模板劑對硅基介孔分分子篩吸附疏水性有機(jī)物性能的提高效果。分別稱取上述兩種分子篩0.02g置于50mL玻璃離心管中，依次加入30mL蒸饋水和一定體積的疏水性有機(jī)物代表恩諾沙星(氟喹諾酮類抗生素)，最終調(diào)節(jié)體系體積為32mL并調(diào)節(jié)PH為中性后，常溫震蕩2小時達(dá)到吸附平衡。取樣測定恩諾沙星殘留量，評價材料的吸附性能，從而驗證采用保留模板劑方式提高硅基介孔分子篩吸附疏水性有機(jī)物的效果，效果對比見附圖3。結(jié)果表明:隨初始有機(jī)物濃度的增加，平衡吸附量Qe不斷增加，當(dāng)初始濃度增加到一定值時，平衡吸附量穩(wěn)定在一個固定的值，即飽和吸附量。對比含有模板劑和不含有模板劑的硅基介孔分子篩，保留模板劑的分子篩具有更高的飽和吸附量，說明保留模板劑能夠顯著提高硅基介孔分子篩對疏水性有機(jī)物的吸附效能。
【主權(quán)項】
1.一種提高介孔分子篩吸附疏水性有機(jī)物效能的方法，其特征在于:包括如下步驟:將保留模板劑的硅基介孔分子篩投入到含疏水性有機(jī)物的水中，投加量為0.5?1.5g/L，調(diào)節(jié)PH為中性，常溫震蕩2?4h，最終將分子篩分離后實現(xiàn)有機(jī)物的去除。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的保留模板劑的硅基介孔分子篩采用如下方法制備得到:向水中加入季銨鹽表面活性劑2?8g/L，充分溶解后依次加入乙醇和氨水，用量分別為200?300mL/L和50?100mL/L，混勻，攪拌下加入正硅酸乙酯進(jìn)行脫水縮合反應(yīng)，用量為10?30mL/L，陳化，分離，洗滌得到到白色沉淀物，烘干，研磨即可。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述的季銨鹽表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨或十八烷基三甲基溴化銨。4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于:所述的脫水縮合反應(yīng)時間為15?30mino5.如權(quán)利要求2?4任一項所述的方法，其特征在于:所述的陳化時間為10?30h。6.如權(quán)利要求1?5任一項所述的方法，其特征在于:所述的疏水性有機(jī)物為疏水性藥物、苯類、多環(huán)芳烴類或疏水性農(nóng)藥。
【專利摘要】本發(fā)明屬于有機(jī)物污染治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高介孔分子篩吸附疏水性有機(jī)物效能的方法。該方法包括如下步驟：將保留模板劑的硅基介孔分子篩投入到含疏水性有機(jī)物的污水中，調(diào)節(jié)pH為中性，常溫震蕩2～4h，最終將分子篩分離后實現(xiàn)有機(jī)物的去除。本發(fā)明解決了硅基介孔分子篩對疏水性有機(jī)物吸附效能低的問題，同時實現(xiàn)了對疏水性有機(jī)物的選擇性分離。
【IPC分類】C02F1/58, B01J20/16, C02F1/28
【公開號】CN105217718
【申請?zhí)枴緾N201510737991
【發(fā)明人】梁志杰, 劉杰, 趙志偉, 孫天一, 時文歆, 師杰
【申請人】中國人民解放軍后勤工程學(xué)院
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年11月3日