[发明专利]一种去除水体中腐殖酸类大分子污染物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除水体中的腐殖酸类大分子污染物的方法，尤其是特别涉及一种使用中孔材料SBA-15吸附去除水体中的腐殖酸类大分子污染物的方法。

背景技术

腐殖酸类物质是天然水体中有机物的主要成分之一，由水生生物物质降解产生或从水源周围的土壤中渗透而来，是含酚羟基、羧基、醇羟基等多种官能团的大分子多环芳香化合物，占水中总有机物的50％～90％，大多数淡水中腐殖酸含量为1～12mg/L。腐殖酸可能干扰人体对无机元素的吸收和代谢平衡，是大骨节病发病的重要因素。而且水体中的腐殖酸与液氯、漂白粉、次氯酸钠等消毒剂反应，生成大量的消毒副产物，主要包括三卤甲烷、氯仿等氯代有机物，具有强烈的致癌、致畸、致突变的“三致”性。另外由于腐殖酸表面的官能团能吸附在胶体颗粒表面形成有机保护膜或者与水中金属离子络合，大大增加胶体的稳定性，从而严重影响了水处理效果。因此寻找有效去除水体中腐殖酸的方法引起人们广泛的关注。

目前，去除水体中腐殖酸的有效的方法或技术主要有膜技术、离子交换、生物法、催化氧化法、吸附法等。研究表明，上述水体中腐殖酸的处理方法，其主要缺点分别在于，腐殖酸会造成膜堵塞，离子交换树脂不可逆污染，或腐殖酸中仅有少部分可生物降解，另外催化氧化法需要相对高额的投资。因此，吸附法是最具应用前景的方法之一。

吸附的发生是由于吸附质分子与吸附剂表面分子发生相互作用。吸附是一种表面现象，也属于一种传质过程，物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，相对物质外部的作用力没有充分发挥，所以液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体，尤其是表面面积很大的情况下，这种吸附力能产生很大的作用，所以工业上经常利用大面积的物质进行吸附。近来学者们认为利用固体物质表面的吸附作用吸附有毒物质是一项改善环境的有效方法。

传统的多孔吸附材料主要有活性炭、树脂和粘土。适宜的孔径对污染物吸附至关重要，若孔径太小则吸附物难以扩散到材料的孔道内，孔径太大则对污染物吸附作用力减小导致吸附效率下降，因此最理想的吸附材料应当含有大量稍大于吸附物分子的孔道。在传统的多孔吸附材料中，活性炭中总孔容的60％～90％都是微孔，对于大分子的腐殖酸的吸附效果不佳，而树脂和粘土都没有确定的结构，表现出较低的吸附量。

以嵌段高分子共聚物为模板剂合成的中孔材料SBA-15具有孔径均一、有序度高、孔道结构规则及孔径易于调节、水热性能良好、表面易改性等优点，在催化化学和吸附分离等领域有很大的潜在应用前景，近年来得到了广泛的研究。然而，中孔材料在处理饮用水中微污染物的研究较少，利用中孔材料SBA-15去除水体中的腐殖酸类大分子污染物的方法尚未见报导。

发明内容

本发明提供一种处理水体中腐殖酸类大分子污染物的方法。通过在中孔材料SBA-15的孔道内嫁接氨基官能基团来改善其吸附性能，使其对水体中腐殖酸类大分子污染物的吸附效果得到显著提高，以官能基化的SBA-15为吸附剂，吸附去除污染水体中的腐殖酸类大分子污染物。

中孔材料SBA-15的无机氧化硅表面对有机污染物的吸附效率不佳，因此，为处理特定污染物，需要对其孔道内表面进行官能基化改性；而且中孔材料SBA-15上大量的硅羟基也有助于在硅基材料上嫁接大量的有吸附活性的官能团。腐殖酸类物质主要是大分子多环芳香化合物，含酚羟基、羧基、醇羟基等多种官能团，当在中孔材料表面上嫁接具有受电子特性的官能基团，可促进污染物分子和官能基团间的相互作用，显著改善中孔材料的吸附性能。因此，本发明在SBA-15孔道中嫁接氨基官能基团，并以官能基化的SBA-15为吸附剂去除水体中的腐殖酸类大分子污染物。

本发明的技术方案如下：

一种去除水体中腐殖酸类大分子污染物的方法，包括以下步骤：

在中孔材料SBA-15的孔道内嫁接氨基官能基团，得到官能基化SBA-15；

以官能基化的SBA-15为吸附剂，对含腐殖酸类大分子污染物的污染水进行吸附，吸附时间为5min～5h，温度范围为273～313K。