[发明专利]一种石墨相氮化碳在去除水中全氟辛酸的应用

说明书

本发明涉及一种石墨相氮化碳在去除水中全氟辛酸的应用，属于材料制备、分离技术和环境处理领域。本发明提供的一种去除水中全氟辛酸的吸附剂为碱性g‑C₃N₄材料，该吸附剂去除水中全氟辛酸的方法具体如下：取环境水样，加入一定量的g‑C₃N₄，调pH后，在常温下进行吸附；用滤膜过滤后，使用3‑溴乙酰基香豆素的丙酮溶液衍生后，进行高效液相色谱‑荧光检测，检测出残余PFOA浓度，得到g‑C₃N₄的吸附容量。本发明制备的碱性g‑C₃N₄材料表现出优异的吸附性能，其能够对水环境中存在的PFOA进行简易高效的吸附分离，为分离水环境中PFOA提供一种新的技术手段。

技术领域

本发明涉及一种石墨相氮化碳在去除水中全氟辛酸的应用，属于材料制备、分离技术和环境处理领域。

背景技术

全氟辛酸（PFOA）是一种典型的全氟化合物，被广泛用做阴离子表面活性剂。由于其C-F键的高键能能持久存在于环境中，属于一种持久性有机污染物（POPs）。PFOA的独特的理化性质，如亲水性和疏油性，使其易溶于水中，并在水中不断的运输累积。由于PFOA的广泛使用和不完全去除，到目前为止，在空气、水中、土壤、污泥以及动物和人体内都检出PFOA。因此，在许多与水系中，例如，城市污水，湖泊，沿海水，甚至是自来水中，去除PFOA是非常重要的。然而，PFOA的高稳定性使它很难自然降解，并且传统降解技术很难分解PFOA。此外，尽管一些特殊的技术，包括微波辅助水热分解、超声辅助光催化分解、紫外线照射光化学分解、光催化分解和电化学分解等被提出来应用于PFOA分离降解，但是其应用也受到技术条件和经济因素约束，比如严格的反应条件(温度、压力、预处理和各种催化剂)以及高能源消耗和低效率严重限制了这些方法的使用。因此，开发出新的在温和的条件下从水环境中移除PFOA的方法需要解决的热点问题。

吸附是一种简单、低成本、环境友好的分离方法，是最有效的去除PFOA的方法之一。各种材料已经应用于全氟辛酸及其盐类的去除，包括氟烷基链改性蒙脱石、氧化铝、粉状活性炭、碳纳米管、磁性介孔氮化碳、壳聚糖基分子印迹聚合物等。然而，当涉及到实际的应用时，这些方法复杂的制备和改性过程、制备过程中有机溶剂的使用、pH值的影响和共存离子干扰限制了它们的适用性，同时吸附剂难以分离和再生的也限制了它们的重复使用性能。因此，探索新颖、易制备、高效的、可重复使用的PFOA的吸附剂对于提高对于PFOA的吸附效果和去除能力具有重要的意义。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）是一种类似于石墨烯的二维平面结构，其富氮结构（包括均三嗪环和三均三嗪环结构）赋予其良好的碱性，在应用于PFOA的吸附方面具有较大的潜能。据知，到目前为止，还没有利用g-C₃N₄应用于PFOA吸附分离的报道。

到目前为止，PFOA检测仍然是一个巨大的挑战。目前气相色谱-质谱联用仪、液相色谱-质谱联用仪可被用于PFOA的检测，但是其复杂的样品预处理过程、昂贵的仪器设备和人员技术要求在一定程度上限制了PFOA的检测。因此，开发简单、便宜、敏感性的PFOA的检测方法具有重要意义。相比之下，高效液相色谱-荧光检测法是一种PFOA检测的良好方法。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的缺陷，如：样品预处理过程复杂、仪器设备昂贵和对检测人员在技术要求上要求较高等问题，本发明简单合成一种新型具有较高吸附能力的碱性g-C₃N₄结构，基于吸附分离技术和高效液相色谱-荧光检测法，能够实现对目标污染物PFOA的高效吸附分离、吸附剂的再生以及PFOA快速高效检测。

本发明提供了一种g-C₃N₄材料的制备方法，采用的技术方案具体如下：