一种水中烟碱类农药的处理方法与流程

本技术涉及农药处理领域，更具体地说，它涉及一种水中烟碱类农药的处理方法。

背景技术：

1、烟碱类农药是一类作用于昆虫的杀虫剂，具有高效、广谱、内吸性强等优点，烟碱类农药作用于农作物、蔬菜上面后，大部分进入土壤中，再经雨水的冲刷通过地表进入水环境中。

2、烟碱类农药一般分为n-硝基胍类(吡虫啉、噻虫胺、噻虫嗪和呋虫胺)、硝基亚甲基类(烯啶虫胺)和n-氰基脒类(啶虫脒和噻虫啉)；进入水中的新烟碱类农药会对水生生物产生毒害作用，其中水生无脊椎动物对农药污染较敏感，以水生昆虫最为敏感，主要原因是新烟碱类农药与昆虫中枢神经系统突出后膜的烟碱乙酰胆碱受体结合，导致受体阻断、麻痹和死亡；同时，鱼类健康也受到威胁，研究发现吡虫啉可诱导斑马鱼体内活性氧含量显著上升，导致其抗氧化酶系统紊乱，引起脂质过氧化和基因损伤；而人类作为食物链顶端的存在，这些烟碱类农药最终会随着饮食、饮水等路径进入人体，长此以往，容易对人体健康产生影响。

3、因此，如何减少水中烟碱类农药，是一个有待解决的问题。

技术实现思路

1、为了减少水中烟碱类农药，本技术提供一种水中烟碱类农药的处理方法。

2、本技术提供的一种水中烟碱类农药的处理方法，采用如下的技术方案：

3、一种水中烟碱类农药的处理方法，包括如下步骤：

4、s1、水中添加聚多巴胺改性大孔树脂，经分散吸附处理、冷冻处理，制得初步净化水；

5、s2、初步净化水解冻后添加羧基改性碳纳米管，再经分散吸附处理，取液体，得到净化水。

6、通过采用上述技术方案，聚多巴胺改性大孔树脂、冷冻处理、解冻、羧基改性碳纳米管相配合，聚多巴胺改性大孔树脂先吸附烟碱类农药，然后冷冻处理配合解冻促进聚多巴胺改性大孔树脂进一步吸附烟碱类农药的同时，便于与羧基改性碳纳米管相粘结，形成羧基改性碳纳米管附着在聚多巴胺改性大孔树脂表面的结构，利用羧基改性碳纳米管对烟碱类农药的吸附效果，进一步降低水中烟碱类农药含量，并且大颗粒之间的粘结，便于过滤，从而得到净化水，净化水中烟碱类农药含量较低。

7、大孔树脂利用其较高的孔隙率及其较好的吸附作用，便于对烟碱类农药产生吸附，配合聚多巴胺中氨基对烟碱类农药的吸引、吸附作用，进一步促进聚多巴胺改性大孔树脂吸附水中的烟碱类农药；然后经过冷冻处理，使水结晶产生冰刺结构，利用冰的刺状结构便于刺入聚多巴胺改性大孔树脂中，尽量避免聚多巴胺改性大孔树脂中的孔隙被吸附的烟碱类农药所堵塞，影响后续的吸附、连接效果。

8、经过解冻后，冰刺结构消失，聚多巴胺改性大孔树脂能够再次吸附烟碱类农药，并且随着羧基改性碳纳米管的添加，利用羧基改性碳纳米管表面羧基和聚多巴胺改性大孔树脂表面氨基相互吸引、粘结，使羧基改性碳纳米管能够粘附在聚多巴胺改性大孔树脂表面，从而封锁聚多巴胺改性大孔树脂所吸附的烟碱类农药，尽量阻止被吸附的烟碱类农药再次释放到水中，同时聚多巴胺改性大孔树脂与羧基改性碳纳米管之间的粘结附着，增加了颗粒的表面积及体积，从而便于过滤排出羧基改性碳纳米管和聚多巴胺改性大孔树脂，以获得净化水。

9、利用羧基改性碳纳米管中碳纳米管对烟碱类农药的吸附效果，配合碳纳米管表面羧基的给电子性，促进苯环上电子云密度的增加，提高碳纳米管对烟碱类农药的吸附效率和吸附量；并且碳纳米管经过羧基改性，提高了碳纳米管比表面积的同时提高了孔隙率，从而进一步提高羧基改性碳纳米管对烟碱类农药的吸附效率和吸附量；同时羧基改性碳纳米管能够提高碳纳米管在水中的分散性，尽量阻止碳纳米管团聚影响碳纳米管的吸附效果，从而尽量阻止羧基改性碳纳米管和聚多巴胺改性大孔树脂相互团聚影响吸附效果，进一步降低水中的烟碱类农药含量。

10、优选的，所述聚多巴胺改性大孔树脂是由大孔树脂浸泡聚多巴胺溶液制得。

11、通过采用上述技术方案，利用大孔树脂的多孔结构及其较好的吸附效果，便于吸附聚多巴胺溶液，使得聚多巴胺溶液进入大孔树脂内部，从而使聚多巴胺附着在大孔树脂内部和表面，利用聚多巴胺对大孔树脂进行改性，不仅增加了大孔树脂的比表面积，而且增加了聚多巴胺改性大孔树脂对烟碱类农药的吸附效率，进一步降低水中的烟碱类农药含量。

12、优选的，所述聚多巴胺溶液由质量比为1:0.1-0.5的聚多巴胺水溶液和羧甲基壳聚糖水溶液组成。

13、通过采用上述技术方案，聚多巴胺水溶液、羧甲基壳聚糖水溶液相配合，利用聚多巴胺中氨基与羧甲基壳聚糖中羧基、氨基相配合，便于在大孔树脂表面形成网络结构，从而增加大孔树脂的比表面积，提高大孔树脂对烟碱类农药的吸附效率和吸附量，而且氨基和羧基等基团的存在，能够进一步提高大孔树脂对烟碱类农药的吸附量；并且羧甲基壳聚糖具有一定的消毒、杀菌效率，能够杀灭水中细菌，提高水的安全性；同时羧甲基壳聚糖、聚多巴胺相配合，能够进一步促进羧基改性碳纳米管粘结在聚多巴胺改性大孔树脂表面，提高吸附效率的同时便于排出吸附颗粒，从而提高水的纯净度。

14、优选的，所述羧基改性碳纳米管采用如下方法制备而成：

15、称取碳纳米管置于聚赖氨酸溶液中浸泡分散，然后取出碳纳米管，在碳纳米管表面均匀喷涂粘性碳气凝胶，碳纳米管与粘性碳气凝胶质量比为1:0.05-0.2，经干燥、分散，制得成品羧基改性碳纳米管。

16、通过采用上述技术方案，碳纳米管、聚赖氨酸溶液、粘性碳气凝胶相配合，粘性碳气凝胶粘结在经聚赖氨酸羧基改性后的碳纳米管表面，形成碳纳米管为基底，碳纳米管表面包覆粘性碳气凝胶的结构，利用粘性碳气凝胶较大的孔隙率和较好的吸附效果，便于吸附水中烟碱类农药，并且利用碳纳米管的吸附作用，使羧基改性碳纳米管具有较大表面积的条件下，对水中烟碱类农药的吸附量较大。

17、通过限定粘性碳气凝胶的添加量，使得碳纳米管表面并未完全包裹粘性碳气凝胶，表面聚赖氨酸部分裸露在外，利用聚赖氨酸中羧基便于与聚多巴胺改性大孔树脂表面氨基相互吸引粘结，结合成大颗粒，大颗粒以聚多巴胺改性大孔树脂为基底，表面附着羧基改性碳纳米管，而羧基改性碳纳米管表面存在部分粘性碳气凝胶，使大颗粒比表面积较大，进一步提高大颗粒的吸附效果，降低水中烟碱类农药的含量。

18、优选的，所述粘性碳气凝胶由质量比为1:0.1-0.28的碳气凝胶和聚乙烯醇水溶液组成。

19、通过采用上述技术方案，碳气凝胶表面负载聚乙烯醇，利用聚乙烯醇水溶液的粘性，便于碳气凝胶粘结在负载有聚赖氨酸的碳纳米管表面，并且利用聚乙烯醇水溶液和聚赖氨酸溶液的交联效果，便于在碳纳米管表面形成粘结交联网络，进一步提高羧基改性碳纳米管表面孔隙率的同时，便于羧基改性碳纳米管中羧基、羟基与聚多巴胺改性大孔树脂表面氨基相互吸引连接，不仅能够提高对水中烟碱类农药的吸附效果，而且便于过滤聚多巴胺改性大孔树脂和羧基改性碳纳米管，从而提高水的纯净度。

20、优选的，所述聚多巴胺改性大孔树脂的粒径为100-250μm，羧基改性碳纳米管粒径为2-10μm。

21、通过采用上述技术方案，聚多巴胺改性大孔树脂粒径较大，而羧基改性碳纳米管粒径较小，利用二者的粘结，形成大颗粒，便于过滤，得到净化水，并且2-10μm的羧基改性碳纳米管便于封堵聚多巴胺改性大孔树脂的部分孔隙，从而尽量避免聚多巴胺改性大孔树脂吸附的烟碱类农药释放到水中，影响水中烟碱类农药的含量。

22、优选的，所述冷冻结晶的温度为-40～-20℃，冷冻时间24-48h。

23、通过采用上述技术方案，限定冷冻温度和冷冻时间，保证水结晶刺入聚多巴胺改性大孔树脂孔隙内部及表面，冰晶的刺入，不仅便于提高大孔树脂的孔隙率，而且便于连通孔隙，尽量避免大孔树脂吸附烟碱类农药后孔隙被堵塞，影响后续的吸附、粘结效果。

24、优选的，所述解冻后升温至35-45℃，再添加羧基改性碳纳米管。

25、通过采用上述技术方案，解冻后升温，促进聚多巴胺改性大孔树脂与羧基改性碳纳米管相粘结，从而提高水中烟碱类农药的吸附效率以及吸附量。

26、优选的，所述s1中分散吸附处理，在500-1000r/min的条件下搅拌24-48h。

27、通过采用上述技术方案，限定搅拌速度和时间，保证均匀分散的同时，使聚多巴胺改性大孔树脂具有较大的吸附率，从而降低水中的烟碱类农药含量。

28、优选的，所述s2中分散吸附处理，首先在500-1000r/min的速度下搅拌30-90min，然后在120-250r/min的转速下搅拌12-24h，最后静置2-6h。

29、通过采用上述技术方案，先高速搅拌，使羧基改性碳纳米管能够均匀分散，完成吸附，而后低速搅拌，便于羧基改性碳纳米管与聚多巴胺改性大孔树脂结合、沉降，最后静置，便于实现分层过滤，以获得净化水。

30、综上所述，本技术具有以下有益效果：

31、1、聚多巴胺改性大孔树脂、冷冻处理、解冻、羧基改性碳纳米管相配合，聚多巴胺改性大孔树脂先吸附烟碱类农药，然后冷冻处理配合解冻促进聚多巴胺改性大孔树脂进一步吸附烟碱类农药的同时，便于与羧基改性碳纳米管相粘结，形成羧基改性碳纳米管附着在聚多巴胺改性大孔树脂表面的结构，利用羧基改性碳纳米管对烟碱类农药的吸附效果，进一步降低水中烟碱类农药含量，并且大颗粒之间的粘结，便于过滤，从而得到净化水，净化水中烟碱类农药含量较低。

32、2、碳纳米管、聚赖氨酸溶液、粘性碳气凝胶相配合，利用聚赖氨酸溶液将粘性碳气凝胶粘结在碳纳米管表面，形成碳纳米管在内，碳纳米管表面包覆粘性碳气凝胶的结构，利用粘性碳气凝胶较大的孔隙率和较好的吸附效果，便于吸附水中烟碱类农药，并且利用碳纳米管的吸附作用，使羧基改性碳纳米管具有较大表面积的条件下，对水中烟碱类农药的吸附量较大。

33、3、限定聚多巴胺改性大孔树脂和羧基改性碳纳米管的粒径，羧基改性碳纳米管便于封堵聚多巴胺改性大孔树脂的部分孔隙，从而尽量避免聚多巴胺改性大孔树脂吸附的烟碱类农药释放到水中，影响水中烟碱类农药的含量。