从市政废水中去除微量有机污染物,采用氨酸β-环氧德克斯烯聚合物

科学领域:

• 环境化学环境化学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 水处理技术水处理技术

背景情况:

• 微量有机污染物 (TrOCs),包括 perfluoroalkyl和 polyfluoroalkyl物质 (PFAS),由于其毒性和持久性,在废水处理中构成重大挑战.
• 像颗粒活性炭 (GAC) 这样的传统吸附剂在TROC去除效率方面存在局限性,并且容易在复杂的废水矩阵中污染.
• 需要有选择性和强大的吸附剂,能够有效地去除TROC,以确保安全的水的再利用和环境保护.

研究的目的:

• 开发和表征一种新的,简化的,可扩展的多孔聚合物吸附剂,其基础是与基基交联的β-环氧化 (β-CD).
• 评估合成的β-CD聚合物的吸附性能,选择性,动力学和可再生性,用于废水中的各种TROC.
• 为了比较新型β-CD聚合物的疗效与已知吸附剂,如GAC和离子交换 (IX) 树脂.

主要方法:

• 通过将β-cyclopodextrin与 styrene进行交叉链接,并加入离子基组,合成一个多孔聚合物.
• 批量吸附实验以评估从合成废水中去除13种不同的TROC,评估选择性和吸附抑制.
• 动力学研究和吸附异热模拟以确定吸附率和亲和力,特别是对于PFAS.
• 使用溶剂清洗进行再生试验,以评估吸附剂的可重复使用性.
• 快速小规模列测试,以评估与GAC和IX树脂相比的突破性行为.

主要成果:

• 合成的β-CD聚合物证明了13个测试中的6个TROC的完全去除,显示出比GAC更高的选择性.
• 与GAC相比,该聚合物表现出明显更快的吸附动力学和更高的PFAS吸附亲和力.
• 与GAC相比,在废水中的β-CD聚合物观察到的吸附抑制较小,这表明在复杂矩阵中性能更好.
• 柱体测试显示β-CD聚合物相对于GAC和IX树脂的突破时间较晚,表明容量和效率有所改善.
• 吸附剂通过溶剂洗成功再生,这表明它具有多次使用周期的潜力.

结论:

• 开发的多孔β-CD聚合物是一种非常有前途的吸附剂,用于从复杂的水矩阵中选择性去除TrOCs,包括具有挑战性的PFAS.
• 它的优越吸附动力学,对PFAS的更高亲和力,以及在废水中的强度,与GAC和IX树脂等传统吸附剂相比,具有显著的优势.
• β-CD聚合物的简化合成和可再生性表明它在先进的废水处理过程中具有可扩展和具有成本效益的应用潜力.