有机物吸附凝胶材料、凝胶吸附体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于土壤中有机物的吸附技术领域，涉及一种有机物吸附凝胶材料、凝胶吸附体及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的有机物吸附凝胶材料，主要由树脂或填料与丙烯酰胺凝胶溶液制备而成；其中，所述树脂包括XAD18，所述填料包括C18。将本发明专利技术的有机物吸附凝胶材料或凝胶吸附体应用在吸附土壤中的有机物如农药、抗生素、塑化剂、多环芳烃和持久性有机污染物，具有吸附容量大和解离性能好、洗脱率高的特点，并采用DGT原位动态采样技术测定土壤中有效态有机物，克服了传统结合相材料解离效率低、吸附能力差且耗时长的缺点，具有吸附效果好，原料来源广、成本低廉的优点。

【技术实现步骤摘要】
有机物吸附凝胶材料、凝胶吸附体及其制备方法和应用
本专利技术属于土壤中有机物的吸附
，具体涉及一种有机物吸附凝胶材料、凝胶吸附体及其制备方法和应用。
技术介绍
土壤是环境的四大要素之一，在自然生态系统中具有不可替代的作用。随着工业的发展、城市化和农业生产的现代化，土壤的污染问题日益凸显。土壤的污染来源广泛，包括采矿、冶炼、金属加工、化工、废电池处理、电子、制革和染料等工业排放的废气、废水、废渣、农用化肥和农药等，导致越来越多的农田土壤质量下降。土壤污染不仅改变了土壤理化性质，使土壤变坏，而且污染物阻碍或抑制土壤生物的区系组成与生命活动，影响土壤营养物质的转化和能量变换，导致土壤的退化、农作物产量和品质的降低等。因此，土壤系统中的污染物包括有机污染的修复和防治是近年来的热点研究课题。而准确采取土壤污染物是土壤监测、确定土壤污染程度并有效的进行土壤修复的前提。目前，土壤中有机物的采集方法可分为原位采样和离位采样两种，其中原位采样具有可同时处理多种有机污染物、效率高的优点。其中，抗生素和农药复合有效态高分辨垂直分布原位采样技术，主要具有以下特点：(1)能实现抗生素和农药共采集；(2)能实现抗生素和农药有效态采集；(3)能实现样品采集的原位采集；(4)能实现分辨率低至1厘米的高分辨垂直分布样品采集。而实施抗生素和农药复合有效态高分辨垂直分布原位采样技术的关键在于，如何能有效地将取样药剂(如吸附剂、氧化剂、还原剂等)均匀加入土壤地下环境中，并顺利取出，快速地将取样药剂与有机物进行解离，确保后续检测结果的精准性；以及如何提高同时吸附土壤中抗生素和农药以及其他有机物的能力，在采集、运输、处理过程中，避免样品的污染或损失，保证结果的准确性等，是现阶段面临的技术难题；也成为近年来土壤环境检测和修复领域的研究热点之一。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种有机物吸附凝胶材料，能有效吸附土壤中有机污染物如农药、抗生素、塑化剂和多环芳烃等，吸附能力强，原料来源广、成本低廉。本专利技术的第二目的在于提供一种凝胶吸附体，将有机物如农药、抗生素、塑化剂、多环芳烃和持久性有机污染物可利用态高效吸附在凝胶吸附体的表面，实现土壤垂直分布的同步高效吸附平衡。本专利技术的第三目的在于提供一种凝胶吸附体的制备方法，该方法操作简便，条件温和，无需复杂的合成步骤及特殊的设备，成本低，效率高。本专利技术的第四目的在于提供一种所述的有机物吸附凝胶材料或凝胶吸附体在吸附土壤中有机物方面的应用，能够同时吸附土壤中农药、抗生素、塑化剂、多环芳烃和持久性有机污染物，吸附能力强，并具有良好的解吸性能，为土壤监测、确定土壤污染程度以及有效的进行土壤修复提供有力的指导。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种有机物吸附凝胶材料，主要由树脂或填料与丙烯酰胺凝胶溶液制备而成；其中，所述树脂包括XAD18，所述填料包括C18。作为进一步优选技术方案，所述树脂或填料与丙烯酰胺凝胶溶液的重量比为(1～3)：(8～12)，优选为(2～3)：(9～11)，进一步优选为2：10。作为进一步优选技术方案，所述树脂还包括XAD16N、XAD1600N和XAD1180N中的一种或多种的混合物；所述填料还包括C8、C2和HLB中的一种或多种的混合物。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供一种凝胶吸附体，包括上述的有机物吸附凝胶材料。作为进一步优选技术方案，所述凝胶吸附体的形状为柱状、片状、块状、条形状或环状。作为进一步优选技术方案，还包括过硫酸铵和四甲基乙二胺。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供一种上述的凝胶吸附体的制备方法，所述方法包括以下步骤：将树脂或填料与丙烯酰胺凝胶溶液按比例充分混合，得到混合液；超声处理后加入过硫酸铵和四甲基乙二胺，得到悬浊液；将所述悬浊液快速注入承载体中，依次进行低温培养和恒温恒湿培养，随后取出放入水中，一段时间后取出，得到所述的凝胶吸附体。作为进一步优选技术方案，所述树脂或填料与丙烯酰胺凝胶溶液的重量比为(1～3)：(8～12)，优选为(2～3)：(9～11)，进一步优选为2：10；所述过硫酸铵与混合液的体积比为(2～5)：(400～600)，优选为(3～4)：(450～550)，进一步优选为3：500；所述四甲基乙二胺与混合液的体积比为(2～5)：(1500～3000)，优选为(3～4)：(1800～2200)，进一步优选为3：2000；优选地，超声处理的温度为3～6℃，时间为3～8min；优选地，低温培养的温度为4～10℃，时间为40～60min；恒温恒湿培养的温度为45～55℃，时间为1～3h；优选地，所述的一段时间为20～40min。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供一种所述的有机物吸附凝胶材料或凝胶吸附体在吸附土壤中有机物方面的应用。作为进一步优选技术方案，所述有机物包括农药、抗生素、塑化剂、多环芳烃和持久性有机污染物；优选地，采用凝胶吸附体吸附土壤中有机物的方法为：先将土壤钻洞，再将所述凝胶吸附体插入洞中，待23～25h后，取出即可；优选地，凝胶吸附体上的有机物的洗脱方法为：先采用含有1M的NaCl的乙腈洗脱，农药和抗生素的洗脱率达90％以上；再采用体积比为1：1的正己烷和二氯甲烷洗脱，塑化剂、多环芳烃和持久性有机污染物的洗脱率达90％以上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的有机物吸附凝胶材料，将XAD18类型的树脂或C18类型的填料与丙烯酰胺凝胶溶液混合，通过XAD18或C18的作用能够有效捕获土壤中的有机物，尤其是能同时有效吸附土壤中的农药和抗生素，还能吸附塑化剂、多环芳烃和持久性有机污染物，提高了对土壤中有机物的吸附能力，吸附容量大，适应性强，缓解了现有的普通凝胶材料不能有效吸附土壤中有机物或吸附性能差的缺陷。2、本专利技术的凝胶吸附体，将有机物吸附凝胶材料制作成具有一定形状的物体，可直接放入土壤中进行样品的采集，制作简单，方便使用，将有机物如农药和抗生素等可利用态高效吸附在凝胶吸附体的表面，实现土壤垂直分布的同步高效吸附平衡，采样精准，吸附能力高，解吸性能好，实际应用价值高，环境效益好。同时，本专利技术的有机物吸附凝胶材料和凝胶吸附体的原料来源广，成本低廉，原料环境友好，对环境无二次污染，易于推广应用。3、本专利技术的制备方法简单，制备过程易于操作，条件温和，整个过程无需复杂的合成步骤及特殊复杂的设备，降低了生产成本，提高了生产效率，且制得的材料性能稳定，稳定性好，环境效益好，易于工业化生产。4、将本专利技术的有机物吸附凝胶材料或凝胶吸附体应用在吸附土壤中的有机物如农药、抗生素、塑化剂、多环芳烃和持久性有机污染物，具有吸附能力强、容量大和解离性能好、洗脱率高的特点，并采用DGT原位动态采样技术测定土壤中有效态有机物，克服了传统结合相材料解离效率低、吸附能力差且耗时长的缺点，提升了DGT检测的精度及准确性，缩短了DGT应用时间，分辨率高，有利于体现土壤不同层次的有机物的分布特征，同时吸附过程在常温下进行，操作简便，方便实用，为土壤监测、确定土壤污染程度以及有效的进行土壤修复提供有力的指导。具体实施方式下面将结合实施方式和实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机物吸附凝胶材料，其特征在于，主要由树脂或填料与丙烯酰胺凝胶溶液制备而成；其中，所述树脂包括XAD18，所述填料包括C18。

【技术特征摘要】
1.一种有机物吸附凝胶材料，其特征在于，主要由树脂或填料与丙烯酰胺凝胶溶液制备而成；其中，所述树脂包括XAD18，所述填料包括C18。2.根据权利要求1所述的有机物吸附凝胶材料，其特征在于，所述树脂或填料与丙烯酰胺凝胶溶液的重量比为(1～3)：(8～12)，优选为(2～3)：(9～11)，进一步优选为2：10。3.根据权利要求1或2所述的有机物吸附凝胶材料，其特征在于，所述树脂还包括XAD16N、XAD1600N和XAD1180N中的一种或多种的混合物；所述填料还包括C8、C2和HLB中的一种或多种的混合物。4.一种凝胶吸附体，其特征在于，包括权利要求1～3任一项所述的有机物吸附凝胶材料。5.根据权利要求4所述的凝胶吸附体，其特征在于，所述凝胶吸附体的形状为柱状、片状、块状、条形状或环状。6.根据权利要求4或5所述的凝胶吸附体，其特征在于，还包括过硫酸铵和四甲基乙二胺。7.如权利要求4～6任一项所述的凝胶吸附体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将树脂或填料与丙烯酰胺凝胶溶液按比例充分混合，得到混合液；超声处理后加入过硫酸铵和四甲基乙二胺，得到悬浊液；将所述悬浊液快速注入承载体中，依次进行低温培养和恒温恒湿培养，随后取出放入水中，一段时间后取出，得到所述的凝胶吸附体。8.根据权利要求7所述的凝胶吸附体的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳伟，谭冬飞，刘潇威，
申请(专利权)人：农业部环境保护科研监测所，
类型：发明
国别省市：天津,12