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    一種生物質基吸附分離材料及其制備方法和用途技術

    技術編號:39727404 閱讀:20 留言:0更新日期:2023-12-17 23:31
    本發明專利技術公開了一種生物質基吸附分離材料及其制備方法和用途

    【技術實現步驟摘要】
    一種生物質基吸附分離材料及其制備方法和用途


    [0001]本專利技術屬于水處理
    ,尤其涉及一種生物質基吸附分離材料及其制備方法和用途


    技術介紹

    [0002]全氟化合物
    (PFCs)
    是指一類有機化合物中的氫原子被氟原子全部取代從而形成
    C
    ?
    F
    的化合物,其中主要包括全氟羧酸類
    (PFCAs)、
    全氟磺酸類
    (PFSAs)
    以及全氟烷基磺酰胺類
    (FASAs)

    。
    隨著全球對全氟化合物的管控越來越嚴格,我國也在
    2023
    年開始將前述3類全氟化合物列入了重點管控新污染物清單
    。
    由于全氟化合物都具有較高的穩定性,這使得它們即便經過很強的光照
    、

    、
    化學作用

    以及微生物和高等脊椎動物的代謝作用,都很難被降解
    。
    隨著全氟化合物在食物鏈和食物網中的傳遞,這些物質會在人體中富集至較高的濃度,而且半衰期可達十幾年,因此會對人體造成長久的
    、
    持續性的傷害

    研究表明,部分全氟化合物在人體內被檢測出來的比例很高,這些物質在人體內的富集會干擾性激素的合成分泌,對女性生育能力有著極其不利的影響
    。
    但是全氟化合物制得的材料具備耐熱性
    、
    耐腐蝕性

    表面活性
    、
    疏水
    、
    疏脂性,使其被廣泛運用于保鮮膜
    、
    紙張
    、
    涂料和泡沫滅火劑等產品中
    。
    在生產和使用過程中這些物質會隨著工業廢水和生活污水排入水體,使得水體成為全氟化合物暴露的主要環境介質
    。
    水是不可缺少的生命之源
    。
    然而,
    21
    世紀水資源正在轉變為一種稀缺資源

    水污染和水資源短缺是眾多國家面臨的嚴峻問題
    。
    由于人口眾多,水資源分布不均勻,即使我國有較為豐富的水資源,也依然存在水資源缺乏的問題
    。
    基于上述所說的情況制備出能夠從水中捕獲全氟化合物的吸附分離材料十分重要

    [0003]吸附全氟化合物是一種有效可行的方法
    。
    為了尋找來源廣泛
    、
    經濟環保的吸附分離材料,不少研究者將關注投向了生物質

    生物質本身的吸附容量有限,一般通過對生物質改性來提升吸附容量
    。
    改性方法主要包括物理和化學改性

    物理改性主要是改變生物質表面的物理結構,如生物炭,通過熱處理增加了比表面積

    豐富了孔隙結構

    化學改性手段主要包括:酸改性

    堿改性

    金屬鹽溶液的浸漬改性以及微生物固定

    其中金屬鹽溶液的浸漬改性是通過金屬離子的浸漬

    共沉淀而在生物質或生物炭表面負載一些金屬離子和金屬
    (

    )
    氧化物,增加對污染物的吸附位點

    常見的金屬鹽溶液的浸漬法是將金屬離子以鹽溶液形態浸漬到多孔載體上并滲透到內表面而形成金屬負載的吸附分離材料

    [0004]到目前為止大多數國內外研究都集中于引入單一金屬離子與生物質原料混合,形成在無定形碳骨架上負載單一金屬離子,這種單一金屬離子與生物質結合形成的材料吸附性能單一,若是引入兩種或多種金屬離子并且結合一些鹵素原子發揮混合組分之間的協同效應,可能對于提高材料的吸附性能甚至創造新的特性具有重要意義

    但是采用普通的生物質制備出來的吸附分離材料會由于金屬離子的吸附能力有限

    生物質孔容大小有限
    、
    鹵素原子鍵合位點有限等原因,負載上的金屬離子以及鹵素相對來說較少,而且不夠均勻
    。

    技術實現思路

    [0005]鑒于以上所述現有技術的缺點,本專利技術的目的在于提供一種生物質基吸附分離材料及其制備方法和用途,用于解決現有技術中的問題

    [0006]為實現上述目的及其他相關目的,本專利技術是通過以下技術方案獲得的
    。
    [0007]本專利技術的目的之一在于提供一種生物質基吸附分離材料,所述生物質基吸附分離材料的原料組分包含生物質
    、
    金屬離子和含氟硅烷;所述金屬離子絡合于所述生物質上;所述含氟硅烷修飾所述生物質
    。
    [0008]本專利技術的生物質基吸附分離材料利用了生物質天然含有豐富的單寧酸,通過金屬離子與生物質的單寧酸中相鄰的酚羥基絡合從而均勻分布在生物質上,同時通過含氟硅烷和單寧酸中的酚羥基鍵合從而在生物質上修飾富含
    C
    ?
    F
    的交聯結構,得到生物質基吸附分離材料在
    SEM
    下出現了眾多顆粒和孔隙裂縫,結構變得松散,表面略顯粗糙,且比表面和孔體積增加

    [0009]在某些實施方式中,所述生物質選自油茶果殼

    葡萄籽

    石榴籽和山楂籽中的一種或多種

    [0010]優選的,為油茶果殼
    。
    我國茶油果殼資源豐富,目前茶油果殼作為茶油生產的主要副產品,油茶果殼大部分被廢棄或焚燒,造成了資源浪費和環境污染,本專利技術通過在茶油果殼上絡合金屬離子和修飾含氟硅烷后能吸附分離水中的全氟化合物,實現了資源利用
    。
    [0011]在某些實施方式中,所述生物質為生物質粉,所述生物質粉全部過
    100
    目篩
    。
    [0012]優選的,所述生物質為脫脂生物質粉
    。
    [0013]更優選的,所述脫脂生物質粉的制備方法為:將生物質粉與有機溶劑混合浸泡
    。
    [0014]進一步優選的,所述有機溶劑選自甲苯
    、
    乙醇中的一種或兩種

    較佳地,所述有機溶劑為甲苯和乙醇的混合物
    。
    所述甲苯和乙醇的體積比為
    (1

    4)
    :1,也可以為
    (1

    2.5)
    :1,也可以
    (1.8.

    3)
    :1,也可以為
    (2.6

    4)
    :1,在某些具體實施方式中為
    2:1。
    [0015]進一步優選的,所述生物質粉和有機溶劑的固液比為
    1g:(7

    20)mL。
    例如可以為
    1g:(7

    12)mL
    ,也可以為
    1g:(9

    15)mL
    ,也可以
    1g:(12

    20)mL
    ,在某些具體實施方式中為
    1g:15mL。<本文檔來自技高網
    ...

    【技術保護點】

    【技術特征摘要】
    1.
    一種生物質基吸附分離材料,其特征在于,所述生物質基吸附分離材料的原料組分包含生物質
    、
    金屬離子和含氟硅烷;所述金屬離子絡合于所述生物質上;所述含氟硅烷修飾所述生物質
    。2.
    根據權利要求1所述的生物質基吸附分離材料,其特征在于,所述生物質選自油茶果殼
    、
    葡萄籽

    石榴籽和山楂籽中的一種或多種;和
    /
    或,所述含氟硅烷選自
    (3,3,3
    ?
    三氟丙基
    )
    甲基二氯硅烷
    、(3,3,3
    ?
    三氟丙基
    )
    甲基二甲氧基硅烷
    、(3,3,3
    ?
    三氟丙基
    )
    甲基二乙氧基硅烷
    、(3,3,3
    ?
    三氟丙基
    )
    三氯硅烷
    、(3,3,3
    ?
    三氟丙基
    )
    三甲氧基硅烷
    、(3,3,3
    ?
    三氟丙基
    )
    三乙氧基硅烷
    、1H,1H,2H,2H
    ?
    全氟癸基三甲氧基硅烷
    、1H,1H,2H,2H
    ?
    全氟癸基三乙氧基硅烷
    、
    十七氟辛基三甲氧基硅烷
    、
    十三氟辛基三乙氧基硅烷和三氟甲基三甲基硅烷中的一種或多種;和
    /
    或,所述金屬離子選自鎂離子

    銅離子

    鋅離子
    、
    鐵離子和鋁離子中的一種或多種
    。3.
    根據權利要求2所述的生物質基吸附分離材料,其特征在于,所述生物質為脫脂生物質;和
    /
    或,所述含氟硅烷與生物質的質量比為
    (1.25

    2.5):1
    ;和
    /
    或,所述金屬離子來源于金屬鹽;優選的,所述金屬鹽選自氯化鎂
    、
    氯化銅

    氯化鋅
    、
    三氯化鐵
    、
    氯化鋁
    、
    硫酸鎂
    、
    硫酸銅

    硫酸鋅
    、
    硫酸鐵

    硫酸鋁
    、
    硝酸鎂
    、
    硝酸銅

    硝酸鋅
    、
    硝酸鐵和硝酸鋁中的一種或多種
    。4.
    根據權利要求3所述的生物質基吸附分離材料,其特征在于,所述含氟硅烷與金屬鹽的質量之比為
    1:(0.5

    1.5)
    ;和
    /
    或,所述脫脂生物質的制備方法為:將生物質粉與有機溶劑混合浸泡
    。5.
    根據權利要求1?4任一項所述的生物質基吸附分離材料的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:于保護氣氛中,生物質
    、
    含氟硅烷和金屬離子在溶劑中進行反應,得到所述的生物質基吸附分離材料
    。6.
    根據權利要求5所述的制備方法,其特征在于,所述生物質選自油茶果殼
    、
    葡萄籽
    、
    石榴籽和山楂籽中的一種或多種;和
    /
    或,所述含氟硅烷選自
    (3,3,3
    ?
    三氟丙基
    )
    甲基二氯...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:曹丹,胡宏,汪月萍,李許郭會琴董紅,薛昆鵬,
    申請(專利權)人:南昌航空大學金華海關綜合技術服務中心杭州師范大學,
    類型:發明
    國別省市:

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