一種共價三嗪多孔聚合物材料吸附去除水中消毒副產物氯代乙酸的方法技術

本發明專利技術公開了一種共價的三嗪多孔聚合物材料吸附去除水體中消毒副產物氯代乙酸的方法，其中共價三嗪多孔聚合物材料由無水氯化鋅和對苯二腈通過離子熱共聚法合成。以該材料為吸附劑，本發明專利技術方法處理經氯消毒產生消毒副產物氯代羧酸的受污染水，在25℃、pH=3~7條件下，該三嗪聚合物材料表現出很高的氯代羧酸吸附去除率。此外，本發明專利技術方法吸附劑制備簡單，吸附條件溫和，操作方便，適用范圍廣。本發明專利技術用于去除水，特別是飲用水中的消毒副產物氯代羧酸，具有良好的經濟和環境效益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于水處理
，涉及ー種水中消毒副產物氯代こ酸的去除方法，特別是涉及ー種利用共價三嗪多孔材料吸附去除水體中消毒副產物氯代こ酸的方法。
技術介紹
飲用水消毒副產物(Disinfection byproducts, DBPs)是指采用消毒劑對飲用水進行消毒時，由于飲用水中含有ー些天然有機物(NOM)，兩者反應生成的致癌化合物。DBPs嚴重危害人類的健康，如今，DBPs已成為飲用水安全的研究熱點之一。飲用水消毒副產物種類繁多，隨消毒剤、消毒技術及源水化學組成的變化而不同。當使用氯氣、氯胺、ニ氧化氯等氯消毒法時，產生的消毒副產物主要是揮發性的三鹵甲烷(THMs)和非揮發性的鹵代こ酸(HAAs)。其中常見的HAAs如ニ氯こ酸(DCAA)、氯代こ酸(TCAA)等已被證明對嚙齒類動物有“三致”作用。動物實驗發現，HAAs具有致癌、生殖、發育毒性，并且發現高劑量的DCAA有明顯的神經毒性，當DCAA和TCAA的劑量增高時，會引起心臟畸形。我國飲用水水質標準(GB5749-2006)的水質非常規指標及限值中，對DBPs (包括THMs、DCAA、TCAA等)均有相關規定。目前控制消毒副產物的方法大致有三類，分別是去除消毒副產物的前體物質；去除消毒過程已產生的消毒副產物以及選擇替換傳統的消毒劑等。其中，對于飲用水中因氯消毒過程已產生的氯代羧酸，通常采用深層凈化的方法，如離子交換法、超過濾和精密過濾法、電滲析法和反滲透法等等。反滲透法對于去除水中消毒副產物效果很好，但是其成本較高，并且水的利用率受到限制，它適用于個體或局部水質的處理。另外膜分離法、加熱煮沸、吸附過濾，或是利用有機物的揮發性采用吹脫法也有應用。但膜的使用壽命短、易污染、難清理且成本高，限制了膜分離法的廣泛應用；加熱煮沸只適合終端用戶，不適于水廠的集中處理。吸附法是ー種常用的水體有機污染物去除方法，具有效率高、能耗低、無二次污染等優點。活性炭作為常用的吸附材料，具有較強的疏水性，在吸附小分子的羧酸方面沒有表現出很高的吸附效率，有報道稱活性炭對氯代こ酸的吸附容量均不高，因此限制它在飲用水深度凈化方面的應用。共價的三嗪多孔材料是近幾年發展起來的新型材料，具有比表面積高、孔道均勻、機械穩定性高等優點，尤其適合作為吸附材料。但以該材料作吸附劑吸附去除飲用水中微量的氯代こ酸目前尚未見報道。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對飲用水中的消毒副產物濃度不高，現有吸附法去除效率差，吸附容量小及吸附速率低等缺點，運用共價的多孔三嗪聚合物的特性，將其應用于水體中的消毒副產物氯代こ酸去除中，提供一種共價的三嗪類多孔材料吸附去除水體中，特別是飲用水中消毒副產物氯代こ酸的方法。本專利技術的目的可以通過以下措施達到 ー種共價三嗪多孔聚合物材料吸附去除水中消毒副產物氯代こ酸的方法，其特征在于將共價三嗪多孔聚合物材料作為吸附劑投入含氯代こ酸的水體中，吸附去除氯代こ酸。優選地，所述的方法將共價三嗪多孔聚合物材料作為吸附劑投入pH值為:Γ7，優選pH在4. 0±0.2范圍內(可采用常用無機酸或堿進行調節)的含氯代こ酸的水體中進行吸附，去除氯代こ酸，吸附溫度為15 35°C，優選25°C，吸附時間為I 3d。水體中氯代こ酸的初始濃度為10 100 mg/L，共價三嗪多孔材料與含消毒副產物氯代こ酸的水體的質量比為 1:3000 5000 (優選 1:4000)。本專利技術的利用共價的三嗪多孔聚合物材料對飲用水中的消毒副產物氯代こ酸進 行吸附去除的方法，總體步驟如下 1.通過離子熱共聚法合成共價三嗪多孔聚合物材料； 2.以合成的共價三嗪多孔聚合物材料作吸附劑，對水中的消毒副產物氯代こ酸進行吸附去除。本專利技術中采用的吸附劑共價三嗪多孔聚合物材料是由無水氯化鋅和對苯ニ腈采用離子熱共聚法合成，具體的合成方法為將無水ZnCl2和對苯ニ腈混合后抽真空密封，カロ熱至35(T450°C下保持30 50h。將產物用O. 8 I. 2M (優選1M)的鹽酸洗滌l(T20h，最后洗滌干燥。其中無水ZnCl2和對苯ニ腈的摩爾比為I: l(Tl，優選1:1。ZnCl2和對苯ニ腈的混合物真空密封于石英管中，升溫裝置為馬弗爐，反應溫度優選400°C，反應時間優選40h。反應產物經蒸餾水洗滌后，在IM的鹽酸中浸泡洗滌，最后用水和四氫呋喃洗滌，干燥。本專利技術合成材料所需的原料需儲藏在惰性氣體氛圍中，且合成反應過程始終在真空中進行。離子熱共聚法合成三嗪聚合物的合成產率高于80%。本專利技術中的共價三嗪多孔聚合物材料的具體合成方法詳見文獻Kuhn, P.;Antoniettij M. ; Thomas, A. Porous covalent triazine-based frameworks preparedby ionothermal synthesis. Angew. Chem. Int. Ed. 2008，47，3450-3453。本專利技術以共價的三嗪多孔聚合物材料為吸附劑，對水體中，特別是飲用水中的消毒副產物氯代こ酸進行吸附處理，吸附可采用動態連續過程或靜態間歇過程。本專利技術處理的污染水體是經過氯消毒后產生了微量的消毒副產物的飲用水源水。本專利技術中所說的消毒副產物氯代こ酸主要指飲用水氯消毒過程中產生的副產物氯取代的小分子羧酸，包括氯こ酸(MCA)、ニ氯こ酸(DCA)和三氯こ酸(TCA)等。實驗結果表明，共價三嗪多孔聚合物材料對氯代こ酸具有明顯的吸附作用。在pH=4時,共價三嗪多孔材料對氯代こ酸的最大吸附量可達99. 4mg/g0與傳統以活性炭作為吸附劑吸附去除水體中消毒副產物的方法相比，吸附量有明顯提高。例如在吸附ニ氯こ酸的試驗中，活性炭在pH值5飛時對ニ氯こ酸的最大吸附量為43. 8mg/g,而三嗪多孔聚合物材料的最大吸附量可達64. 9mg/g。這種良好的吸附效果可能是由于共價的三嗪多孔材料在水體中能與消毒副產物氯代こ酸產生強烈的靜電吸引作用，同時三嗪聚合物材料比表面積高、富含孔道，能夠提供更多的吸附位點。本專利技術與現有技術相比，具有顯著優點。本專利技術采用共價三嗪多孔聚合物材料為吸附劑，能夠有效地吸附去除水中，特別是飲用水中由于氯消毒而產生的副產物氯代こ酸微污染，最高吸附效率可高達99%，吸附條件溫和，操作方便，適用范圍廣。本專利技術用于去除飲用水中的消毒副產物氯代こ酸，具有良好的環境效益。具體實施例方式本專利技術以下實施例中，共價的三嗪多孔聚合物材料由以下離子熱共聚方法合成 I.將摩爾比為I: I的無水ZnCl2和對苯ニ腈在手套箱充分研磨均勻，裝入石英管。2.將裝有反應原料的石英管抽真空至10_2Pa，封管。3. 石英管放入馬弗爐內升溫至400°C，反應40h，而后冷卻至室溫。整個反應過程中石英管內保持真空狀態。4.將反應產物用蒸餾水洗滌,再用IM鹽酸浸泡，而后依次用蒸餾水和四氫呋喃 洗滌，150°C真空干燥12h。離子熱共聚法合成的三嗪多孔材料的BET比表面積為765. 99m2/g，孔容O. 39 cm3/g，平均孔徑2. Olnm。XRD圖譜顯示2 P在7. 2° ,12. 8°和15. 1°有明顯的特征峰，分別代表三嗪晶體六邊形孔道的100、110和200晶面。而在26. 2°時有代表芳香片層OOl晶面的特征峰。實施例本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種共價三嗪多孔聚合物材料吸附去除水中消毒副產物氯代乙酸的方法，其特征在于：以共價三嗪多孔聚合物材料作為吸附劑，投入含消毒副產物氯代乙酸的水體中，吸附去除水中氯代乙酸。

【技術特征摘要】
1.一種共價三嗪多孔聚合物材料吸附去除水中消毒副產物氯代乙酸的方法，其特征在于以共價三嗪多孔聚合物材料作為吸附劑，投入含消毒副產物氯代乙酸的水體中，吸附去除水中氯代乙酸。2.根據權利要求I所述的吸附去除水中消毒副產物氯代乙酸的方法，其特征在于所述的消毒副產物氯代乙酸的初始濃度為10 100 mg/L。3.根據權利要求I所述的吸附去除水中消毒副產物氯代乙酸的方法，其特征在于所述的共價三嗪多孔聚合物材料與含消毒副產物氯代乙酸的水體的質量比為1:3000 5000。4.根據權利要求I所述的吸附去除水中消毒副產物氯代乙酸的方法，其特征在于所述含消毒副產物氯代乙酸的水體的pH=3 7。5.根據權利要求4所述的吸附去除水中消毒副產物氯代乙酸的方法，其特征在于所述含消毒副產物氯代乙酸的水體的PH在4. 0±0. 2范圍內。6.根據權利要求I所述的吸附去除水中消毒副產物...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭壽榮，王文娟，許昭怡，萬海勤，周娟，韓玉香，陳琳，宗恩敏，魏丹，還中科，彭渡，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：發明
國別省市：