[发明专利]一种共价三嗪多孔聚合物材料吸附去除水中消毒副产物氯代乙酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种水中消毒副产物氯代乙酸的去除方法，特别是涉及一种利用共价三嗪多孔材料吸附去除水体中消毒副产物氯代乙酸的方法。

背景技术

饮用水消毒副产物(Disinfection byproducts，DBPs)是指采用消毒剂对饮用水进行消毒时，由于饮用水中含有一些天然有机物(NOM)，两者反应生成的致癌化合物。DBPs严重危害人类的健康，如今，DBPs已成为饮用水安全的研究热点之一。

饮用水消毒副产物种类繁多，随消毒剂、消毒技术及源水化学组成的变化而不同。当使用氯气、氯胺、二氧化氯等氯消毒法时，产生的消毒副产物主要是挥发性的三卤甲烷（THMs）和非挥发性的卤代乙酸( HAAs)。其中常见的HAAs如二氯乙酸( DCAA) 、氯代乙酸( TCAA) 等已被证明对啮齿类动物有“三致”作用。动物实验发现，HAAs具有致癌、生殖、发育毒性，并且发现高剂量的DCAA有明显的神经毒性，当DCAA和TCAA的剂量增高时，会引起心脏畸形。我国饮用水水质标准（GB5749-2006）的水质非常规指标及限值中，对DBPs（包括THMs、DCAA、TCAA等）均有相关规定。

目前控制消毒副产物的方法大致有三类，分别是去除消毒副产物的前体物质；去除消毒过程已产生的消毒副产物以及选择替换传统的消毒剂等。其中，对于饮用水中因氯消毒过程已产生的氯代羧酸，通常采用深层净化的方法，如离子交换法、超过滤和精密过滤法、电渗析法和反渗透法等等。反渗透法对于去除水中消毒副产物效果很好，但是其成本较高，并且水的利用率受到限制，它适用于个体或局部水质的处理。另外膜分离法、加热煮沸、吸附过滤，或是利用有机物的挥发性采用吹脱法也有应用。但膜的使用寿命短、易污染、难清理且成本高，限制了膜分离法的广泛应用；加热煮沸只适合终端用户，不适于水厂的集中处理。

吸附法是一种常用的水体有机污染物去除方法，具有效率高、能耗低、无二次污染等优点。活性炭作为常用的吸附材料，具有较强的疏水性，在吸附小分子的羧酸方面没有表现出很高的吸附效率，有报道称活性炭对氯代乙酸的吸附容量均不高，因此限制它在饮用水深度净化方面的应用。

共价的三嗪多孔材料是近几年发展起来的新型材料，具有比表面积高、孔道均匀、机械稳定性高等优点，尤其适合作为吸附材料。但以该材料作吸附剂吸附去除饮用水中微量的氯代乙酸目前尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对饮用水中的消毒副产物浓度不高，现有吸附法去除效率差，吸附容量小及吸附速率低等缺点，运用共价的多孔三嗪聚合物的特性，将其应用于水体中的消毒副产物氯代乙酸去除中，提供一种共价的三嗪类多孔材料吸附去除水体中，特别是饮用水中消毒副产物氯代乙酸的方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种共价三嗪多孔聚合物材料吸附去除水中消毒副产物氯代乙酸的方法，其特征在于：将共价三嗪多孔聚合物材料作为吸附剂投入含氯代乙酸的水体中，吸附去除氯代乙酸。

优选地，所述的方法将共价三嗪多孔聚合物材料作为吸附剂投入pH值为3~7，优选pH在4.0±0.2范围内（可采用常用无机酸或碱进行调节）的含氯代乙酸的水体中进行吸附，去除氯代乙酸，吸附温度为15～35℃，优选25℃，吸附时间为1～3d。水体中氯代乙酸的初始浓度为10～100 mg/L，共价三嗪多孔材料与含消毒副产物氯代乙酸的水体的质量比为1:3000～5000（优选1:4000）。

本发明的利用共价的三嗪多孔聚合物材料对饮用水中的消毒副产物氯代乙酸进行吸附去除的方法，总体步骤如下：

1.通过离子热共聚法合成共价三嗪多孔聚合物材料；

2.以合成的共价三嗪多孔聚合物材料作吸附剂，对水中的消毒副产物氯代乙酸进行吸附去除。

本发明中采用的吸附剂共价三嗪多孔聚合物材料是由无水氯化锌和对苯二腈采用离子热共聚法合成，具体的合成方法为：将无水ZnCl₂和对苯二腈混合后抽真空密封，加热至350~450℃下保持30~50h。将产物用0.8~1.2M（优选1M）的盐酸洗涤10~20h，最后洗涤干燥。其中无水ZnCl₂和对苯二腈的摩尔比为1: 10~1，优选1:1。ZnCl₂和对苯二腈的混合物真空密封于石英管中，升温装置为马弗炉，反应温度优选400℃，反应时间优选40h。反应产物经蒸馏水洗涤后，在1M的盐酸中浸泡洗涤，最后用水和四氢呋喃洗涤，干燥。