[发明专利]一种吸附短链全氟化合物的方法

说明书

本发明公开了一种吸附短链全氟化合物的方法，包括以下步骤：根据目标水体中溶解性有机物DOC的浓度，通过水汽扩散方式制备不同微孔分布比的受限水改性活性炭，用受限水改性活性炭吸附目标水体中的短链全氟化合物。本方法通过无试剂、低成本的水汽扩散法在活性炭孔道内构造受限水结构，以高度断裂的受限水氢键网络驱动短链全氟化合物在活性炭纳米孔中的传质过程,显著提高短链全氟化合物的吸附容量。通过本方法制备的受限水改性活性炭可原位升级现有活性炭吸附工艺，实现微污染水体、饮用水及污水中短链全氟化合物的高效去除，对保障水质安全具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种水处理方法，具体涉及一种吸附短链全氟化合物的方法。

背景技术

全氟化合物在生态环境中的持久性、累积性和健康危害在世界范围内达成共识，其中使用最为广泛的长链全氟化合物(链长＞7)，如全氟辛烷磺酸PFOS和全氟辛酸PFOA等，已被《斯德哥尔摩公约》限制生产和使用。为补充长链全氟化合物的缺失，未被禁止的短链全氟化合物(链长≤7)被大量生产排放，并逐步取代长链成为各类环境水体(例如，河流、饮用水和市政污水等)污染的主要全氟化合物类别。然而，相关研究表明短链全氟化合物较长链更易通过水迁移发生人体暴露并在血液中具有更长的半衰期，从而产生更严重的发育毒性、内分泌干扰以及免疫缺陷等人体健康问题。因此，最大限度地去除污染水体中短链全氟化合物，保障水生态健康和饮用水安全，是当前应对全氟化合物全球生态危机的关键。

由于C-F键键能高达536kJ/mol，全氟化合物能够抵抗绝大多数化学和生物酶解反应，导致传统水处理过程失效。吸附法是当前去除水体中全氟化合物的最常用手段，尤其是活性炭吸附技术被认为能够打破全氟化合物在水环境中的“永久循环”。然而，随着链长的减少，短链全氟化合物亲水性的增强使其无法匹配活性炭的疏水性传质方式，进而导致活性炭吸附装置在实际应用中的快速突破。针对这一问题，目前已有研究致力于开发新型吸附材料来强化去除短链全氟化合物。例如，申请号为201610104217.6的中国发明专利公开了一种去除水环境中典型全氟化合物吸附剂的制备方法，该发明利用分子印迹技术，以2-(三氟甲基)丙烯酸和4-乙烯基吡啶作为双功能单体，PFOA为模板分子，EDMA为交联剂合成了双功能单体分子印迹聚合物TFMAA/4-Vpy-MIP。结果表明该吸附剂可同时去除水环境中多种全氟化合物，重复使用5次后吸附效率仍能保持74.9％～93.5％。然而，该方法所用吸附剂制备流程复杂，所需化学品众多，且对短链全氟化合物的去除率仅为13.2％～47.6％难以实际应用。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能高效驱动、便于实际应用的吸附短链全氟化合物的方法。

技术方案：本发明所述的吸附短链全氟化合物的方法，包括以下步骤：

(1)通过水汽扩散方式在活性炭孔道中构造受限水结构，得到受限水改性活性炭；

(2)用所述受限水改性活性炭吸附目标水体中的短链全氟化合物。

优选的，所述步骤(1)中根据目标水体中溶解性有机物DOC的浓度C_DOC选择不同微孔分布比D_micro的活性炭。

优选的，所述微孔分布比D_micro根据以下公式计算：

其中，S_micro为孔径≤2nm的孔道比表面积，S_meso为孔径＞2nm且≤50nm的孔道比表面积。

优选的，所述溶解性有机物DOC的浓度C_DOC由目标水体经0.45μm滤膜过滤后测定。