一種水中芳香族有機污染物特異選擇性吸附材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機污染環(huán)境修復領域，尤其是涉及一種水中芳香族有機污染物特異 選擇性吸附材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 芳香族化合物是一類用途廣泛，生產使用量大的化工產品，在使用和處置過程中， 可通過各種途徑進入環(huán)境，對水體、土壤和大氣造成污染。此外，石油冶煉、加工和運輸過程 中也有大量的芳香族化合物進入環(huán)境，如苯、甲苯和二甲苯等。進入環(huán)境后，芳香族化合物 能夠長期滯留，有些芳香族化合物毒性大，具有致畸、致癌和致突變作用。研究表明，甲苯、 乙苯和二甲苯能夠損害中樞神經系統(tǒng)，甲苯還具有血液和遺傳生殖毒性，并損害人體腎或 肝臟。多種芳香族化合物已被列入我國水環(huán)境優(yōu)先控制污染物，如:苯、甲苯、乙苯、鄰二甲 苯、間二甲苯和對二甲苯等。
[0003] 基于此現(xiàn)狀，如何有效去除污染環(huán)境中的芳香族有機污染物成為污染治理的研究 熱點之一。目前，去除水中芳香族有機污染物的主要技術有:有機萃取、化學試劑氧化還原、 光催化降解和高分子聚合材料吸附等。其中，有機萃取和化學試劑氧化還原分別存在消耗 大量有機溶劑和氧化還原二次污染的缺點；光催化降解雖然去除率高、去除芳香族有機污 染物種類多，但是在實際應用中存在工藝流程復雜，且需要進行強氧化處理等不足;高分子 聚合材料對芳香族有機污染物具有良好的吸附效果，但是其合成過程復雜，需要分散劑、交 聯(lián)劑、引發(fā)劑和溶脹物質等，同樣存在成本較高和二次污染的缺陷。粘土礦物作為組成黏土 巖和土壤的主要礦物，其對進入環(huán)境中的重金屬和有機污染物的吸附作用受到了廣泛關注 和研究。天然粘土礦物往往與一些可交換的堿金屬和堿土金屬(Na+和Ca 2+)相結合，Na+和Ca2 +的強水合能力使得礦物表面表現(xiàn)出親水性，從而不利于其對有機污染物的吸附去除。對天 然粘土礦物進行修飾改性，用烷基銨離子取代其中的無機陽離子，得到的有機-粘土礦物具 有疏水表面，能夠與有機物發(fā)生強烈吸附作用，從而去除有機污染物。
[0004] 蒙脫石作為粘土礦物中陽離子交換量最高的一類，其可交換的鈣或鈉被有機離子 取代后形成的有機-蒙脫石復合物被用于制備潤滑石、油漆防沉劑和石油化工產品的添加 劑。在環(huán)境污染修復領域，通過修飾改性得到的有機-蒙脫石復合物去除污染物這一技術得 到了較為廣泛的研究。Mortland和Boyd等研究了 [(CH3)3-NR]+修飾后的蒙脫石對酚和氯酚 的吸附效果，結果表明R基團為長鏈烷基基團修飾后的蒙脫石(如:R = C16H33)比未修飾或者 短鏈基團修飾的蒙脫石具有更強的吸附能力。但是，四甲基銨修飾后的蒙脫石（TMA-smectite)表現(xiàn)出一些不同的吸附現(xiàn)象。其對苯的吸附能力大于水溶性更低，分子更大的1， 2,4_三氯苯，且對苯的吸附量大于十六烷基三甲基溴化銨(HTDMA)和四乙基銨(TEA)修飾的 蒙脫石，這與前面的規(guī)律不同。這種差異表明，修飾后的有機-蒙脫石復合物的吸附能力可 能與交換的有機陽離子的大小及其在蒙脫石上的排布情況有關，同時可能與被吸附的目標 污染物也有關。因此，有必要考察四甲基銨修飾后的蒙脫石(TMA-smectite)對一系列分子 大小和水溶性各異的芳香族有機污染物的吸附效果，為其在吸附去除水中芳香族有機污染 物中的廣泛應用提供技術支持，從而實現(xiàn)對水中芳香族有機污染物經濟高效、快速便捷、環(huán) 境友好的去除與治理。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種水中芳香族有機污染物特異選擇性吸附材料的制備方 法，實現(xiàn)對水中芳香族有機污染物經濟高效、快速便捷、環(huán)境友好的去除與治理。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了如下的技術方案：
[0007] -種水中芳香族有機污染物特異選擇性吸附材料的制備方法，包括以下步驟：
[0008] a.鈉型蒙脫石的制備
[0009]將天然蒙脫石加入到過量的氯化鈉溶液中，室溫下機械或磁力攪拌12~24小時， 優(yōu)選的，攪拌時間為18小時，固液離心分離后，用與氯化鈉溶液等體積量的去離子水沖洗蒙 脫石，連續(xù)3~5次，一般沖洗4次；
[0010] b.鈉型蒙脫石的優(yōu)化
[0011] 向步驟a得到的鈉型蒙脫石中加入與步驟a中氯化鈉溶液等體積量的去離子水，通 過濕沉降法分離去除粒徑>2μπι的蒙脫石顆粒，離心分離上層懸浮液并去除上清液，得到優(yōu) 化后的粒徑<2μπι的鈉型蒙脫石；
[0012] c.鈉型蒙脫石的改性
[0013] 向步驟b得到的鈉型蒙脫石中加入一定量的四甲基氯化銨，其添加量為鈉型蒙脫 石陽尚子交換量的3~5倍，優(yōu)選的，添加量為4倍鈉型蒙脫石的陽尚子交換量，室溫下機械 或磁力攪拌2~4小時，優(yōu)選的攪拌時間為3小時，固液離心分離后，用與步驟a中氯化鈉溶液 等體積量的去離子水沖洗改性后的蒙脫石，連續(xù)3~5次，一般沖洗4次；
[0014] d.改性蒙脫石的成型
[0015]將步驟(3得到的改性蒙脫石快速冷凍（一20°c )4~8小時，一般可冷凍6小時，之后 再冷凍干燥18~30小時，優(yōu)選的干燥時間為24小時，所得干燥粉末即為成型后的水中芳香 族有機污染物特異選擇性吸附材料。
[0016]進一步地，所述步驟a、步驟c中的攪拌方式均為機械攪拌。
[0017]本發(fā)明的有益效果為：
[0018] (1)制備所得水中芳香族有機污染物特異選擇性吸附材料，即四甲基銨-蒙脫石 (TMA-smectite)，通過吸附作用機理去除水中非離子型有機污染物，并且由于水分子對蒙 脫石層間空隙的壓縮作用，其對具有緊密層狀結構的芳香族有機污染物具有優(yōu)異的吸附能 力，同時展現(xiàn)出強烈的吸附特異選擇性；
[0019] (2)四甲基銨-蒙脫石(TMA-smectite)吸附芳香族有機污染物的特異選擇性規(guī)律 為:分子小、苯環(huán)上取代基少的芳香族有機污染物更易被四甲基銨-蒙脫石吸附去除，其對 驗證試驗中所選7種芳香族有機污染物的吸附量大小順序為:苯〉甲苯〉對二甲苯〉乙基苯〉 鄰二甲苯〉鄰二氯苯>1，2，3-三氯苯。
[0020] (3)對芳香族有機污染物的特異選擇性吸附是四甲基銨-蒙脫石(TMA-smectite) 吸附材料的一大優(yōu)勢，同時，該材料的制備簡單便捷、吸附性能優(yōu)異、技術成本經濟、使用無 二次污染，因此具有較高的應用價值，可廣泛用于對水中芳香族有機污染物的選擇性去除， 從而實現(xiàn)對水中芳香族有機污染物經濟高效、快速便捷、環(huán)境友好的治理。
[0021] 本發(fā)明一種水中芳香族有機污染物特異選擇性吸附材料的制備方法，制備的吸附 材料對芳香族有機污染物具有出色的吸附性，并且具有強烈的吸附特異選擇性，制備簡單 便捷、技術成本經濟、使用無二次污染，是一種經濟、實用價值較高的吸附材料，特別適用于 對水中芳香族有機污染物的選擇性去除，從而實現(xiàn)對水中芳香族有機污染物經濟高效、快 速便捷、環(huán)境友好的治理。
【附圖說明】
[0022] 附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明的實 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0023] 圖1是本發(fā)明吸附材料四甲基銨-蒙脫石對水中多種芳香族有機污染物的特異選 擇性吸附的實驗結果圖。
【具體實施方式】
[0024] 以下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實 施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025] 實施例1
[0026] -種水中芳香族有機污染物特異選擇性吸附材料的制備方法，包括以下步驟： [0027] a.鈉型蒙脫石的制備
[0028]將天然蒙脫石加入到過量的氯化鈉溶液中，室溫下磁力攪拌12小時，固液離心分 離后，用與氯化鈉溶液等體積量的去離子水沖洗蒙脫石，連續(xù)3次；
[0029] b.鈉型蒙脫石的優(yōu)化
[0030] 向步驟a得到的鈉型蒙脫石中加入與步驟a中氯化鈉溶液等體積量的去離子水，通 過濕沉降法分離去除粒徑>2μπι的蒙脫石顆粒，離心分離上層懸浮液并去除上清液，得到優(yōu) 化后的粒徑<2μπι的鈉型蒙脫石；
[0031] c.鈉型蒙脫石的改性
[0032] 向步驟b得到的鈉型蒙脫石中加入一定量的四甲基氯化銨，其添加量為鈉型蒙脫 石陽離子交換量的3倍，室溫下磁力攪拌2小時，固液離心分離后，用與步驟a中氯化鈉溶液 等體積量的去離子水沖洗改性后的蒙脫石，連續(xù)3次；
[0033] d.改性蒙脫石的成型
[0034]將步驟c得到的改性蒙脫石快速冷凍（一20°C )4小時，之后再冷凍干燥18小時，所 得干燥粉末即為成型后的水中芳香族有機污染物特異選擇性吸附材料。
[0035] 實施例2
[0036] -種水中芳香族有機污染物特異選擇性吸附材料的制備方法，包括以下步驟： [0037] a.鈉型蒙脫石的制備
[0038]將天然蒙脫石加入到過量的氯化鈉溶液中，室溫下機械攪拌24小時，固液離心分 離后，用與氯化鈉溶液等體積量的去離子水沖洗蒙脫石，連續(xù)5次；
[0039] b.鈉型蒙脫石的優(yōu)化
[0040]向步驟a得到的鈉型蒙脫石中加入與步驟a中氯化鈉溶液等體積量的去離子水，通 過濕沉降法分離去除粒徑>2μπι的蒙脫石顆粒，離心分