[发明专利]一种全氟污染物吸附材料及其制备方法

说明书

本发明属于净水材料领域，具体涉及一种全氟污染物吸附材料及其制备方法。具体技术方案为：一种全氟污染物吸附材料，所述吸附材料为表面或孔道壁上接枝有端基‑CF₃的硅基介孔材料。本发明提供了一种新的PFAS吸附去除材料，该材料可以实现大容量、选择性吸附PFAS；对水体中PFAS去除率达到90％，重复使用5次后吸附效率仍能达到85％左右。

技术领域

本发明属于净水材料领域，具体涉及一种全氟污染物吸附材料及其制备方法。

背景技术

全氟烷基和多氟烷基化合物(perfluoroalkyl and polyfluoroalkylsubstances,PFAS)是一类人工合成的化合物，由氟原子取代的疏水性烷烃链和亲水性羧基组成，具有耐酸碱性、抗生物降解、疏水疏油等特性。这些高度氟化的化合物常用作聚四氟乙烯分散树脂、氟橡胶的实际生产过程。在各类PFAS中，全氟辛酸(Pentadecafluorooctanoic acid，PFOA)因生产使用最广泛，在环境介质中被检出最频繁。全球范围内的地表和地下水中可检测到浓度高达数mg/L的PFOA存在，德国氟化物制造工厂附近可检出浓度高达1650mg/L的PFOA。研究表明，PFOA对生物活体具有肝脏毒性、免疫毒性、生殖毒性等各类潜在毒性。为避免PFOA对动物和人类造成长期的伤害，迫切需要对水体中PFOA具有高效去除的手段。

目前，针对环境中PFOA的降解和去除手段主要有光降解、分子印迹技术。如CN111632611A、CN112371143A和CN106220786A、CN106220786A、CN105001371A等，分别采用光降解、分子印迹技术去除PFOA，但这些技术受制于成本高、技术过于复杂等因素，未能广泛应用。与其他常规方法相比，吸附去除是公认更经济、操作更简单的方法。CN106732379A、CN111171199A、CN108144572A、CN102500338A分别采用活性炭、大孔树脂、氮化碳、稻壳碎片去除PFOA，但依然存在去除效率低、选择性低、在水体中易受共存杂质影响等问题，在工业上应用较少。

因此，基于全氟污染物的特性，提供一种成本低、操作简单、效率高、选择性高的去除水体中以PFOA为主的全氟污染物的吸附剂具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种全氟污染物吸附材料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种全氟污染物吸附材料，所述吸附材料为表面或孔道壁上接枝有-CF₃端基的硅基介孔材料。

优选的，所述硅基介孔材料为MCM-41、HMS、MSU-X、SBA-n、FDU、FSM、M41S中的任意一种。

优选的，通过三氟硅烷偶联剂接枝-RCF₃。

优选的，所述三氟硅烷偶联剂为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、3,3,3-三氟丙基三氯硅烷、氯二甲基-3,3,3-三氟丙基硅烷中的任意一种或几种的混合物。

优选的，所述硅基介孔材料与三氟硅烷偶联剂按摩尔比为1.02:1。

相应的，所述吸附材料的制备方法，将所述硅基介孔材料与三氟硅烷偶联剂加入到无水甲苯溶液中，加热回流反应；反应结束后，固液分离，洗涤滤饼，干燥，得所需的吸附材料。

优选的，所述回流反应在惰性气体保护下进行。

优选的，所述滤饼用甲苯和/或乙醇进行洗涤。

优选的，所述干燥在真空环境中进行。

优选的，反应结束，待溶液冷却至室温后，再进行固液分离。