一种用于吸附水中双酚a的吸附剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于功能化硅胶吸附剂的合成技术领域，具体涉及一种用于吸附水中双酚 A的吸附剂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 双酚A是内分泌干扰物，常规水处理工艺很难将其去除，因此在水体中的浓度较 高，威胁着人类和其他生物的健康。吸附法去除双酚A成为当前吸附领域研究的热点之一。 硅胶因具有价廉易得，化学和热稳定性好，机械强度好和易于进行改性等优点，广泛用作吸 附材料的载体。通常，咪唑类离子液体键合硅胶材料以齒烷基硅烷偶联剂为桥梁，将离子液 体负载到硅胶上。该类材料吸附剂常常吸附2, 4-二硝基酚等这些低pKj直的化合物，而且 该吸附过程将受到水中盐的严重影响。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是提供了一种选择性高、吸附量大且合成过程可控的用于 吸附水中双酚A的吸附剂及其制备方法和应用。
[0004] 本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种用于吸附水中双酚A的吸附 剂，其特征在于：该吸附剂为十六烷基与N-乙基咪唑双键合硅胶，具有如下结构：
[0005] 本发明所述的用于吸附水中双酚A的吸附剂的制备方法，其特征在于具体步骤 为：（1)将50mL无水甲苯和8. Og活化硅胶加到反应容器中，并将30mL无水甲苯、7. 5mL 十六烷基三甲氧基硅烷与1.5mL 3-巯丙基三甲氧基硅胶的混合溶液滴加到反应容器中， 在氮气保护下于120°C搅拌反应24h，反应结束后依次用无水甲苯、甲醇、水和甲醇清洗后 于60°C干燥得到白色固体粉末中间产物1 ; (2)将9mL 1-乙烯基咪唑、4. Og中间产物1、 0. 09g偶氮二异丁腈和50mL干燥乙腈加到反应容器中，在氮气保护下于70°C搅拌反应6h， 反应结束后产物依次用乙腈和乙醚清洗后于60°C干燥得到目标产物淡黄色固体粉末吸附 剂。
[0006] 本发明所述的用于吸附水中双酚A的吸附剂的制备方法中的反应方程式为：
[0007] 本发明所述的用于吸附水中双酚A的吸附剂的应用，其特征在于具体步骤为：在 50mL初始浓度为50 y g/mL的双酚A溶液中加入30mg上述吸附剂，调节体系pH为4-9,控 制温度为30°C，60min达到吸附平衡。
[0008] 本发明考虑到双酚A的芳香性、弱酸性和疏水性等内在特性，将十六烷基和N-乙 基咪唑通过化学键合法同时键合到硅胶表面上，利用吸附剂和吸附质间作用力如31-31作 用、氢键作用以及疏水性等作用，实现从水中选择性吸附去除双酚A的目的，该吸附剂结构 新颖、合成过程可控且操作简便，对双酚A具有良好的吸附效果，可广泛用于对水中双酚A 的去除和选择性吸附。
【附图说明】
[0009] 图1是本发明实施例1制得的目标产物吸附剂和中间产物1的红外光谱图； 图2是本发明实施例3中时间对吸附双酚A的影响曲线； 图3是本发明实施例5中pH对吸附双酚A的影响曲线。
【具体实施方式】
[0010] 以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本 发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发 明的范围。
[0011] 实施例1 吸附剂的合成 (1) 将50mL无水甲苯和8. Og活化硅胶加到三颈瓶，另将30mL无水甲苯、7. 5mL十六烷 基三甲氧基硅烷和1.5mL 3-巯丙基三甲氧基硅烷的混合溶液逐滴加入到三颈瓶中，在氮 气保护下，于120°C磁力搅拌反应24h，反应结束后依次用无水甲苯、甲醇、水和甲醇洗涤后 于60°C干燥得白色固体粉末中间产物1 ; (2) 将9mL 1-乙烯基咪唑、4. Og中间产物1、0. 09g偶氮二异丁腈和50mL干燥乙腈加 到三颈瓶，在氮气保护下，于70°C搅拌反应6h，反应结束后产物依次用乙腈和乙醚洗涤后 于60°C干燥得到目标产物淡黄色固体粉末吸附剂。
[0012] 图1为目标产物吸附剂和中间产物1的红外光谱图，图中咪唑环的特征吸收峰位 置为1415cm 1和1505cm \十六烷基特征吸收峰的位置为2856cm 1和2928cm \可见成功合 成了吸附剂。
[0013] 实施例2 吸附剂的吸附选择性 在吸附质初始浓度50 y g/mL，体积50mL，吸附剂加入量30mg，控制温度为30°C，振荡速 度160r/min，振荡6h的条件下，该吸附剂对3-氨基酚几乎不吸附，对2-硝基酚、3-硝基酚 和4-硝基酸的吸附量分别为8. I mg/g、2. 4 mg/g和3. 9mg/g。相同条件下，对双酸A的吸 附量为38. 7mg/g，由此可见，合成的吸附剂可选择性吸附双酚A。
[0014] 实施例3 吸附剂的吸附动力学 在50mL初始浓度为40 y g/mL的双酚A溶液中加入30mg吸附剂，控制温度为30°C，振 荡速度160r/min，结果见图2。该吸附剂吸附速率快，IOmin双酚A吸附量达到25. 9mg/g， 60分钟达到平衡。
[0015] 实施例4 干扰实验 在50mL初始浓度为50 y g/mL的双酚A溶液中加入30mg吸附剂，控制温度为30°C，振 荡速度160r/min，振荡3h，氯化钠、硝酸钠和硫酸钠浓度在0. 005-0. 2mol/L范围内，对双酚 A的吸附几乎没有影响。
[0016] 实施例5 pH影响 在50mL初始浓度为50 y g/mL的双酚A溶液中加入30mg吸附剂，控制温度为30°C，振 荡速度160r/min，振荡3h，由图3可知，在pH为4-9的范围内，该吸附剂的吸附过程不受pH 的影响。
[0017] 以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该 了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原 理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入 本发明保护的范围内。
【主权项】
1. 一种用于吸附水中双酚A的吸附剂，其特征在于：该吸附剂为十六烷基与N-乙基咪 唑双键合硅胶，具有如下结构：2. -种权利要求1所述的用于吸附水中双酚A的吸附剂的制备方法，其特征在于具体 步骤为：（1)将50mL无水甲苯和8.Og活化硅胶加到反应容器中，并将30mL无水甲苯、7. 5mL 十六烷基三甲氧基硅烷与1.5mL3-巯丙基三甲氧基硅胶的混合溶液滴加到反应容器中， 在氮气保护下于120°C搅拌反应24h，反应结束后依次用无水甲苯、甲醇、水和甲醇清洗后 于60°C干燥得到白色固体粉末中间产物1 ; (2)将9mL1-乙烯基咪唑、4.Og中间产物1、 0. 09g偶氮二异丁腈和50mL干燥乙腈加到反应容器中，在氮气保护下于70°C搅拌反应6h， 反应结束后产物依次用乙腈和乙醚清洗后于60°C干燥得到目标产物淡黄色固体粉末吸附 剂。3. 权利要求1所述的用于吸附水中双酚A的吸附剂的应用，其特征在于具体步骤为： 在50mL初始浓度为50yg/mL的双酚A溶液中加入30mg上述吸附剂，调节体系pH为4-9， 控制温度为30°C，60min达到吸附平衡。
【专利摘要】本发明公开了一种用于吸附水中双酚A的吸附剂及其制备方法和应用，属于功能化硅胶吸附剂的合成技术领域。本发明的技术方案要点为：一种用于吸附水中双酚A的吸附剂，该吸附剂为十六烷基与N-乙基咪唑双键合硅胶，具有如下结构：。本发明还公开了该用于吸附水中双酚A的吸附剂的制备方法和应用。本发明的吸附剂结构新颖、合成过程可控且操作简便，对双酚A具有良好的吸附效果，可广泛用于对水中双酚A的去除和选择性吸附。
【IPC分类】B01J20/30, C02F1/28, B01J20/22, C02F101/34
【公开号】CN105107465
【申请号】CN201510544669
【发明人】王治科, 武海丽, 陈凌云, 郭苏, 范顺利
【申请人】河南师范大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月31日