[發(fā)明專利]一種金屬-有機(jī)骨架材料及其制備方法及用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710344882.7
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107159128B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃宏亮;彭亞光;仲崇立
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京瀚方律師事務(wù)所 11774
• 代理人: 周紅力

本發(fā)明公開了一種金屬?有機(jī)骨架材料及其制備方法及用途，所述金屬?有機(jī)骨架材料是在母體金屬?有機(jī)骨架材料的金屬簇上引入乙二胺四乙酸，該材料可以作為吸附劑用于工業(yè)廢水中多種重金屬離子的同時脫除。本發(fā)明的金屬?有機(jī)骨架材料對水溶液中的重金屬離子具有非常好的吸附效果，為工業(yè)廢水中重金屬離子的同時脫除提供了簡單易行、價格低廉、高效快捷的新方法，在含多種重金屬離子的廢水處理方面有著重要的工業(yè)應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬-有機(jī)骨架材料及其制備方法及用途，用于廢水中多種金屬離子的同時脫除，屬于水處理的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國工業(yè)水平呈現(xiàn)不斷上升態(tài)勢，作為支撐國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)的化工、機(jī)械制造、礦冶、電子等行業(yè)發(fā)展迅速。然而在此過程中，不可避免地會產(chǎn)生大量的含多種重離子的工業(yè)廢水，這其中的離子種類繁多，且很多離子本身是不可降解的（如Hg²⁺，Cd²⁺，Pb²⁺，Cu²⁺等），并且有研究表明，即使在很低的濃度下這些離子依然具有很高的毒性，因此這些含多種重金屬離子的廢水如果未經(jīng)處理排放到外界環(huán)境中會對人類和自然產(chǎn)生巨大危害。例如1953年在日本熊本縣水俁灣人們因食入被有機(jī)汞污染的河水中的魚和貝類造成了大范圍的汞中毒事件以及2010年發(fā)生在我國郴州的鉛中毒事件?，F(xiàn)有的處理廢水中金屬離子的方法主要包括化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、膜分離法等，其中吸附法操作簡便、成本低廉，被認(rèn)為是一種常用的廢水處理方法。

目前，國內(nèi)外很多專家學(xué)者都致力于開發(fā)出新的針對特定離子的吸附劑，但這些吸附劑因為專注于特異性所以具有很高吸附選擇性，而工業(yè)廢水中的重金屬離子種類繁多，這些對單一離子效果優(yōu)秀的吸附劑在應(yīng)用到多種離子同時脫除時往往難以達(dá)到理想效果。此外，也有很多材料表示可以對多種重金屬離子同時脫除，但實際上這些材料只能對工業(yè)廢水中的少數(shù)重金屬離子進(jìn)行同時吸附，且很多都是采用間歇吸附的研究手段，沒有利用固定床吸附去模擬真實的工業(yè)環(huán)境，難以在現(xiàn)實工業(yè)廢水處理中推廣和應(yīng)用。因此，開發(fā)一種脫除效率高，吸附速度快，可以對多種金屬離子同時吸附的具有通用性的吸附劑具有重要意義。這也是工業(yè)廢水處理中一個迫切需要解決的問題。

金屬-有機(jī)骨架材料是通過無機(jī)金屬離子或金屬簇與有機(jī)配體經(jīng)過化學(xué)自組裝形成的具有三維結(jié)構(gòu)的骨架材料。由于金屬-有機(jī)骨架材料本身具有較高的比表面積和孔隙率，孔道尺寸易于調(diào)控等特點，其在包括氣體存貯、吸附分離、催化、傳感、藥物控釋等方面表現(xiàn)了良好的潛在應(yīng)用前景。然而，迄今為止，將金屬-有機(jī)骨架材料用于重金屬離子的脫除的報道還相對較少，這是由于金屬-有機(jī)骨架材料與金屬離子間的作用較弱造成的。本發(fā)明開發(fā)了一種金屬-有機(jī)骨架材料（MOF-808-EDTA），所述金屬-有機(jī)骨架材料是在其母體材料MOF-808(Zr)的金屬簇上引入與金屬離子具有很強螯合能力的乙二胺四乙酸（EDTA）活性分子，使得該材料與多種重金屬離子有很強的作用，可以被用作工業(yè)廢水中重金屬離子的吸附劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是開發(fā)出金屬-有機(jī)骨架材料及其制備方法及用途，并將其用于工業(yè)廢水中多種重金屬離子的同時脫除。該種材料具有吸附量高，吸附速率快，脫除率高等特點，可以廣泛用于含金屬離子的工業(yè)廢水的處理。

為實現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案如下：

一種金屬-有機(jī)骨架材料，其通過配位取代反應(yīng), 在母體金屬-有機(jī)骨架材料MOF-808(Zr)的金屬簇上引入乙二胺四乙酸（EDTA）活性分子。

優(yōu)選的，所述母體金屬-有機(jī)骨架化材料為MOF-808 (Zr)。

優(yōu)選的，所述配位取代反應(yīng)是通過將母體材料MOF-808(Zr)的金屬簇上的甲酸配體與帶有羧基功能團(tuán)的EDTA分子進(jìn)行配位取代反應(yīng)來實現(xiàn)的。

優(yōu)選的，所述金屬-有機(jī)骨架材料的金屬簇上含有羧基功能團(tuán)和具有配位能力的氮。