[發明專利]一種吸附重金屬砷的氨基化MOFs材料制備方法

在審

• 申請號: 201810084825.4
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108371941A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 歐陽小琨
• 申請（專利權）人: 浙江海洋大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

一種吸附重金屬砷的氨基化MOFs材料制備方法，以硝酸鈰銨為引發劑，硝酸溶液為溶劑，以丙烯腈為單體，在MIL?101表面進行自由基引發的接枝共聚反應，并將四乙烯五胺接枝到MIL?101上，得到氨基化MIL?101；具體接枝步驟是：（a）將MIL?101在50℃真空干燥至恒重，分散于50mL濃度的硝酸溶液中，以磁子攪拌并通氮氣除氧;（b）加入引發劑硝酸鈰銨及單體丙烯腈，通氮氣，恒溫加熱;（c）通過抽濾獲得粗產物;（d）以N，N?二甲基甲酰胺為溶劑除去反應過程中所產生的均聚物，得接枝共聚物;（e）加入四乙烯五胺中，加入催化劑，通入氮氣保護，恒溫攪拌反應10h;（f）用去離子水和無水乙醇反復多次洗滌步驟（e）所得產物呈中性；對洗滌后真空干燥至恒重，即得到氨基化MIL?10。

技術領域

本發明涉及的是一種吸附重金屬砷的氨基化MOFs材料制備方法，屬于水處理吸附材料制備技術領域。

背景技術

Pb²⁺可通過不同途徑的生物富集作用在人或動物體內富集，造成生物體生理功能或基體的損壞，甚至可能導致死亡。因此制備性能優良的吸附劑去除水體中的砷離子是十分必要的。

MIL-101是一種現有的金屬有機骨架材料（MOFs），具有巨大孔體積及比表面積，且既有介孔結構也有微孔孔道，能穩定存在于空氣及水中,是較為理想的吸附材料；但如果直接將MIL-101用于吸附水體中的砷離子，吸附效果不理想，僅僅與其它吸附材料的吸附效果近似，并不具有顯著的吸附作用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種制備簡單，使用方便，通過接枝反應，提高對于水體中Pb²⁺吸附性能的吸附重金屬砷的氨基化MOFs材料制備方法。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，一種吸附重金屬砷的氨基化MOFs材料制備方法，所述的制備方法是以硝酸鈰銨為引發劑，1M 的硝酸溶液為溶劑，以丙烯腈為單體，在MIL-101表面進行自由基引發的接枝共聚反應，并將四乙烯五胺接枝到MIL-101上，得到氨基化MIL-101。

作為優選：所述的將四乙烯五胺接枝到MIL-101上的具體步驟如下：

步驟（a），將0.5g MIL-101在50℃真空干燥至恒重，分散于50mL濃度為1M的硝酸溶液中，水浴溫度 50℃下，以磁子攪拌并通氮氣除氧15min;

步驟（b），在上述體系中加入引發劑硝酸鈰銨及單體丙烯腈，通氮氣并保持50℃，恒溫攪拌3h后停止加熱 ;

步驟（c），待體系冷卻至室溫后，通過抽濾獲得粗產物，并用去離子水對其進行洗滌呈中性 ;

步驟（d），以N，N-二甲基甲酰胺為溶劑除去反應過程中所產生的均聚物，得接枝共聚物，于 50℃下真空干燥至恒重;

步驟（e），將 1g接枝共聚物加入50mL的四乙烯五胺中，以AlCl₃?6H₂O為催化劑，通入氮氣保護，于120℃恒溫攪拌反應10h;

步驟（f），用去離子水和無水乙醇反復多次洗滌步驟（e）所得產物呈中性，以去除反應溶劑及未反應的四乙烯五胺；最后，對洗滌后產物于50℃下真空干燥至恒重，即得到目標吸附劑，即氨基化MIL-10。

作為優選：所述步驟（b）中硝酸鈰銨濃度為0.2M/AGU；所述的單體丙烯腈濃度為20M/AGU，反應溫度穩定在50℃。

所述步驟(e)中，催化劑AlCl₃?6H₂O的質量為1.1354g，所述接枝共聚物的接枝率為225%。

本發明利用MIL-101作為一種優良的MOFs材料，其中心金屬 Cr 上存在的不飽和活性位點四乙烯五胺反應，得到了氨基化的 MIL-101，用于去除水體中的砷離子。