一种吸附去除水中离子液体的方法

本发明涉及水中污染物的去除，具体为一种吸附去除水中离子液体的方法。

背景技术：

1、离子液体是由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的稳定盐，熔化温度低于100℃。离子液体可忽略的蒸气压、高热稳定性和化学稳定性、优良的溶剂化能力和可设计性使其在有机合成、电化学、生物医药和催化等领域有广泛的应用。尽管低蒸气压对大气的污染很小，但是离子液体的高水溶性和难以降解性使其在水生和陆地环境中积累。垃圾填埋场附近的表层土壤中已检测到离子液体的浓度高达94μg/g，这可能是人类原发性胆管炎发病的潜在环境诱因。

2、吸附法由于具有较高的去除效率、吸附剂可再生性以及设计和操作的灵活性，已成为一种有效且经济的去除污染物的方法。纳米技术是一个相对较新的科学领域，近年来由于其广泛的应用范围而越来越受欢迎，特别是在废水处理领域获得了越来越大的动力。纳米吸附剂是有机或无机材料的纳米级颗粒，尺寸在1-100nm之间。作为新一代吸附剂，纳米吸附剂具有体积小、比表面积大、孔隙率高、活性位点暴露在纳米粒子表面、对吸附质有高亲和力、可再生回收和易于表面功能化修饰等理想特性，使其成为水环境中去除污染物的合适候选者。纳米吸附剂的物理、化学和材料性质取决于纳米材料的固有组成、表观尺寸和固有表面性质等因素。纳米金属氧化物具有较高的吸附性能和选择性，是一种很有前途的吸附剂。二维过渡金属硫化物在重金属去除、污染物的光降解、膜分离、传感和抗菌处理等方面已经显示出了良好的应用前景，为此我们提出了一种吸附去除水中离子液体的方法。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供一种吸附去除水中离子液体的方法，以解决上述问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：

5、一种吸附去除水中离子液体的方法，包括以下步骤：

6、第一步：选择11种低毒工程纳米材料，纳米材料以及其粒径为：：mos2(50nm)、ws2(50nm)、zno(50nm)、zno(100nm)、zno(30nm)、zno(10nm)、tio2(50nm)、α-fe2o3(30nm)、γ-fe2o3(50nm)、zro2(60nm)和zro2(50nm)，依次命名为np01-np11；

7、第二步：将相同质量的纳米材料分别加入含有离子液体溴化-1-辛基-3-甲基咪唑的离心管内进行吸附反应，并测定离子液体的吸附量和去除率；

8、第三步：基于上述吸附量以及去除率的数据对比，得到mos2、ws2、α-fe2o3和zro2四种纳米材料对离子液体的吸附量和去除率最高；

9、第四步：通过控制ph值、降低离子强度或增加天然有机质提高纳米材料α-fe2o3和zro2对离子液体的吸附去除效率。

10、优选的，np01-np11的zeta电位值分别为：-30.45±1.24、-26.84±0.25、19.87±0.86、-10.85±0.62、-10.29±0.76、23.96±1.60、-10.41±0.84、16.65±0.97、-16.04±0.16、24.66±1.54和27.04±1.59，单位mv。

11、优选的，np01-np11的水合粒径值分别为：120.86±3.81、192.57±2.69、291.16±3.65、426.98±3.17、279.11±4.07、156.07±5.37、237.19±0.79、131.73±4.08、255.08±2.14、179.06±1.24和178.49±5.43，单位nm。

12、优选的，第二步中纳米材料质量为25mg；

13、离子液体体积为20ml；

14、溴化-1-辛基-3-甲基咪唑浓度为25ppm；

15、转速为180r/min，反应温度为25℃，反应时长为12小时；

16、得到mos2、ws2、α-fe2o3和zro2对离子液体的去除率和吸附量分别依次为：

17、mos2：(51.62±5.16)％，(10.32±0.41)mg/g；

18、ws2：(56.40±5.64)％，(11.28±0.45)mg/g；

19、α-fe2o3：(39.50±3.95)％，(7.90±0.32)mg/g；

20、zro2：(36.88±3.69)％，(7.38±0.30)mg/g。

21、优选的，第四步中控制ph值包括以下内容：

22、α-fe2o3吸附离子液体1-丁基-4-甲基吡啶四氟硼酸盐的ph值控制为7-8；

23、zro2吸附离子液体氯化-1-乙基-3-甲基咪唑的ph值控制为5-8。

24、优选的，第四步中降低离子强度包括以下内容：

25、将吸附溶液体系nacl浓度从0.1m降低到0.001m，α-fe2o3对1-丁基-4-甲基吡啶四氟硼酸盐的去除率从40.1％增加到56.7％；

26、zro2对液体氯化-1-乙基-3-甲基咪唑的去除率从43.2％增加到62.1％。

27、优选的，所述第四步中的增加天然有机质包括以下内容：

28、吸附溶液体系nom浓度从10ppm增加到30ppm，α-fe2o3对1-丁基-4-甲基吡啶四氟硼酸盐的去除率r从62.2％增加到67.3％；

29、np11对[c2mim]cl的去除率从66.7％增加到73.2％。

30、(三)有益效果

31、与现有技术相比，本发明提供的吸附去除水中离子液体的方法，具备以下有益效果：

32、1、该吸附去除水中离子液体的方法，面对水环境污染，本发明通过吸附法测试了11中常用的工程纳米材料对离子液体的吸附效果，筛选出了两种金属氧化物(α-fe2o3和zro2)和两种二维过渡金属硫化物(mos2和ws2)对离子液体的去除效果较好。

33、2、该吸附去除水中离子液体的方法，优化了离子液体的吸附条件，α-fe2o3吸附离子液体的最佳ph为7-8，zro2吸附离子液体的最佳ph范围为5-8。降低离子强度和增加天然有机质有利于吸附。

技术特征：

1.一种吸附去除水中离子液体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的吸附去除水中离子液体的方法，其特征在于：所述np01-np11的zeta电位值分别为：-30.45±1.24、-26.84±0.25、19.87±0.86、-10.85±0.62、-10.29±0.76、23.96±1.60、-10.41±0.84、16.65±0.97、-16.04±0.16、24.66±1.54和27.04±1.59，单位mv。

3.根据权利要求1所述的吸附去除水中离子液体的方法，其特征在于：所述np01-np11的水合粒径值分别为：120.86±3.81、192.57±2.69、291.16±3.65、426.98±3.17、279.11±4.07、156.07±5.37、237.19±0.79、131.73±4.08、255.08±2.14、179.06±1.24和178.49±5.43，单位nm。

4.根据权利要求1所述的吸附去除水中离子液体的方法，其特征在于：第二步中纳米材料质量为25mg；

5.根据权利要求4所述的吸附去除水中离子液体的方法，其特征在于：第四步中控制ph值包括以下内容：

6.根据权利要求1所述的吸附去除水中离子液体的方法，其特征在于：第四步中降低离子强度包括以下内容：

7.根据权利要求1所述的吸附去除水中离子液体的方法，其特征在于：所述第四步中的增加天然有机质包括以下内容：

技术总结
本发明涉及水中污染物的去除技术领域，公开了一种吸附去除水中离子液体的方法，其包括如下步骤：选择11种低毒工程纳米材料，将相同质量的纳米材料分别加入含有离子液体溴化‑1‑辛基‑3‑甲基咪唑的离心管内进行吸附反应，并测定离子液体的吸附量和去除率，得到MoS<subgt;2</subgt;、WS<subgt;2</subgt;、α‑Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和ZrO<subgt;2</subgt;四种纳米材料对离子液体的吸附量和去除率最高。通过控制pH值、降低离子强度或增加天然有机质提高α‑Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和ZrO<subgt;2</subgt;纳米材料对离子液体的吸附去除效率。本发明通过吸附法测试了11中常用的工程纳米材料对离子液体的吸附效果，筛选出的两种金属氧化物和两种二维过渡金属硫化物对离子液体的去除效果较好。

技术研发人员：闫兵,潘秀姣,黄禹杰
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11