[发明专利]一种去除水环境中典型全氟化合物吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于吸附法去除水中新型污染物的技术领域，具体涉及利用分子印迹技术(Molecular imprinting technique，MIT)，以全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid，PFOA)为模板，2-(三氟甲基)丙烯酸(2-(Trifluoromethyl)acrylic acid，TFMAA)和4-乙烯基吡啶(4-Vinylpyridine，4-Vpy)为双功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯(Ethylene glycol dimethacrylate，EDMA)为交联剂，于乙腈溶液中经热引发聚合生成聚合物，形成对水环境中PFOA和全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonic acid，PFOS)具有选择性吸附特性的新型吸附材料。

背景技术

全氟化合物(Perfluorinated compounds，PFCs)具有化学惰性和耐热性等优良性能，可作为塑料添加剂、润滑剂、阻燃剂、抑制剂、表面活性剂等，自20世纪50年代起就在工业生产及生活领域被广泛使用，随着其生产和使用，大量PFCs被释放到环境中。因此，PFCs目前已在各种环境介质中被广泛检出，成为备受关注的一种污染物。

研究发现，PFOA和PFOS是各种环境介质中检出频率最高的两种PFCs。PFOA和PFOS在水溶液中通常以阴离子形式存在，在水中的溶解度分别高达3400和570mg/L，容易在各种水体中存在，造成地表水、地下水甚至饮用水等各种水体的污染。含有高浓度PFOA的废水一旦进入到环境中，必将对环境以及人类健康造成严重且长期的危害。因此亟需开展对水中PFOA去除技术的开发。

PFOA和PFOS具有类似结构，分子链的两端分别为疏水疏油的-C-F长链和亲水基团-COOH、-SO₃H，由于氟的电负性强，使得碳氟键具有强极性，并且是自然界中键能最大的共价键之一。PFOA和PFOS的这些性质使得它们具有极高的稳定性，传统的化学法和生物降解都很难应用到PFOA和PFOS的去除技术中。目前PFOS和PFOA去除技术主要有吸附法、超临界萃取和臭氧处理技术等，其中以吸附法居多。由于实际水环境中含有多种共存的阴离子有机污染物，且浓度通常远远高于PFOA和PFOS，传统吸附剂不具有选择吸附性能，不能高效的去除水环境中的PFOA和PFOS。因此需要开发对PFOA和PFOS具有高度选择性的吸附材料。

分子印迹技术(Molecuarly Imorinting Technology，MIT)是指以某一特定的目标分子为模板，制备对该分子具有特异选择性聚合物的过程。早在20世纪40年代，Paulin在研究抗体抗原的相互作用时提出了以抗原为模板合成抗体的理论，这是对分子印迹技术最初的描述。分子印迹聚合物制备过程包括：首先模板分子与功能单体在致孔剂中通过共价或非共价作用力相互作用，形成超分子复合物；然后加入交联剂和引发剂，在光或热等作用下引发聚合，形成三维立体聚合物；最后用适当的方法把模板分子从聚合物中洗脱出来，便形成了具有与模板分子空间构型匹配空穴的分子印迹聚合物(Molecular imprinted polymers，MIPs)，能特异性识别模板分子及其类似物。分子印迹技术是近一段时期高速发展的一门新兴技术，它具有构效预定性、特异识别性，广泛适用性等突出优点；广泛应用于生物提纯、污染物分离和检测等领域，且应用研究领域正在不断扩大。MIPs作为一种对特定目标化合物具有专一识别能力的高分子材料，由于具有制备简单、成本低廉、功能可以设计、坚固耐用等特点，非常适用于复杂体系中目标化合物的去除、选择性分离与分析。

发明内容

本发明是从吸附法去除水环境中PFOA和PFOS的需求出发，利用分子印迹技术制备对PFOA和PFOS具有高度选择吸附性能的新型吸附材料。制备过程分别以PFOA为模板，TFMAA和4-Vpy为双功能单体，EDMA为交联剂，采用沉淀聚合方法制得对水环境中PFOA和PFOS同时具有高度选择吸附特性的TFMAA/4-Vpy-MIP。对处理某些含有高浓度PFOA和PFOS的废水具有潜在的应用价值。主要包括以下步骤：