[发明专利]胺化聚丙烯酰胺泡沫吸附剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种胺化聚丙烯酰胺泡沫吸附剂的制备方法及其应用，其中胺化聚丙烯酰胺泡沫吸附剂的制备方法为：(1)向丙烯酰胺、N‑N亚甲基双丙烯酰胺单体原溶液中加入过硫酸铵溶液以及四甲基乙二胺，旋转后引入模具，封住液面，反应定型后得到聚丙烯酰胺；(2)将聚丙烯酰胺浸泡到盐酸溶液中，加入苯胺后再加入过硫酸铵溶液，浸泡过夜，得到胺化聚丙烯酰胺凝胶材料；(3)将所得胺化聚丙烯酰胺凝胶冻干后烧制即得到胺化聚丙烯酰胺泡沫吸附剂。本发明制备的吸附剂材料通过静电吸附、疏水作用以及吸附剂内部胶束、吸附剂表面半胶束的形成，实现了对水中微量全氟化合物的高效选择性吸附去除，该材料成本低，适用于饮用水中痕量全氟化合物污染。

技术领域

本发明属于污染物降解领域，具体涉及一种胺化聚丙烯酰胺泡沫吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

全氟化合物(PFCs)是一类在20世纪40年代末被人工合成的新型有机氟化物，由疏水性全氟烷基链和亲水离子头部组成(Key B D,Howell R D,Criddle C S,etal.Fluorinated organics in the biosphere.Environmental sciencetechnology,2007,31,2445-2454.Fujii S,Polprasert C,Tanaka S,et al.New POPs in the waterenvironment:distribution,bioaccumulationand treatment of perfluorinatedcompounds-a review paper.Journal of Water Supply Research and Technology-aqua,2007,56,313-326.)。由于其两亲的性质以及高稳定性，自成功合成以来就被广泛应用于各行各业，比如纺织、润滑、表面活性剂、食品包装、不粘涂层、电子产品、灭火泡沫等领域，造成了严重的环境污染(Lindstrom A B,Strynar M J,Delinsky A D,etal.Application of WWTP biosolids and resulting perfluorinated compoundcontamination of surface and well water in Decatur,Alabama,USA.EnvironmentalScienceTechnology,2011,45(19):8015-8021.Wang Z Y,DeWitt J C,Higgins C P,etal.A never-ending story of per-and polyfluoroalkyl substances(PFASs).Environmental ScienceTechnology,2017,51(5):2508-2518.)。2009年和2015年，全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟辛酸(PFOA)及其盐类相继被列入《斯德哥尔摩公约》持久性有机污染物优先控制名录，2016年，美国环境保护署EPA又规定饮用水中PFOA和PFOS的健康限制浓度为70ng/L(Boone J S,Vigo C,Boone T,et al.Per-and polyfluoroalkyl substances insource and treated drinking waters of the United States.Science of the TotalEnvironment,2019,653:359-369.Wang T,Wang Y W,Liao C Y,et al.Perspectives onthe inclusion of perfluorooctane sulfonate into the stockholm convention onpersistent organic pollutants.Environmental ScienceTechnology,2009,43:5171-5175.)。尽管如此，由于PFCs具有高热稳定性和化学稳定性，可在环境中持久存在，并且几乎不被生物降解，导致环境中PFCs的浓度仍然居高不下(Liu Y,Zhang Y,Li J,etal.Distribution,partitioning behavior and positive matrix factorization-basedsource analysis of legacy and emerging polyfluorinated alkyl substances inthe dissolved phase,surface sediment and suspended particulate matter aroundcoastal areas of Bohai Bay,China.Environmental Pollution,2019,246:34-44.)。研究表明，环境中的PFCs主要通过饮用水和膳食摄取等途径进入人体，具有一定的器官、神经、生殖、免疫毒性和致癌性。而PFOA等水溶性较高的PFCs的生产使用导致水环境中的PFCs污染形式最严峻，使饮用水成为人体摄入PFCs的最主要的途径之一(Buck R C,FranklinJ,Berger U,et al.Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances in theenvironment:terminology,classification,and origins.Integrated EnvironmentalAssessment and Management,2011,7(4):513-541.)。吸附技术由于具有操作简便、能耗低等优点被广泛应用于水中PFCs的去除，目前常用的吸附剂主要包括活性炭和离子交换树脂。但在实际应用中，活性炭对于疏水疏脂的PFCs的吸附效果比较差，而离子交换树脂也存在着选择性差、价格高、重复利用性差等缺点(Sun M,Zhou H,Xu B,et al.Distributionof perfluorinated compounds in drinking water treatment plant and reductivedegradation by UV/SO₃²-process.Environmental Science and Pollution Research,2018,25(8):7443-7453.Yu Q,Zhang R Q,Deng S B,et al.Sorption ofperfluorooctane sulfonate and perfluorooctanoate on activated carbons andresin:Kinetic and isotherm study.Water Research,2009,43(4):1150-1158.MaimaitiA,Deng S B,Meng P P,et al.Competitive adsorption of perfluoroalkyl substanceson anion exchange resins in simulated AFFF-impacted groundwater.ChemicalEngineering Journal,2018,348:494-502.)。并且在环境水体中，含有不同种类的腐殖质、盐离子和小分子酸，对于传统材料的吸附效果有很大影响。所以开发出价格低廉、可高效选择性去除PFCs的新型吸附剂是处理PFCs污染水体的关键。