[發(fā)明專利]一種載MOF樹(shù)脂復(fù)合吸附劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910841698.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110523395B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊維本;楊朕;朱煒;黃曉華;張少鵬;張毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/26
• 分類號(hào): B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 陳風(fēng)平

本發(fā)明公開(kāi)了一種載MOF樹(shù)脂復(fù)合吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所述復(fù)合吸附劑包括樹(shù)脂以及MOF顆粒；所述樹(shù)脂為含有氨基基團(tuán)的樹(shù)脂，所述MOF顆粒通過(guò)配體與吸附樹(shù)脂結(jié)合。本發(fā)明采用MOF原位生成法，在水溶液中加入有機(jī)配體及大孔樹(shù)脂得到固定有機(jī)配體的樹(shù)脂材料，濾出后與金屬鹽化合物加入到水中，得到載MOF樹(shù)脂復(fù)合吸附劑。本發(fā)明將樹(shù)脂本身的離子交換和吸附性能同負(fù)載在樹(shù)脂孔道內(nèi)的MOF材料結(jié)合在一起，具有穩(wěn)定性高、低濃度除磷效果好、不受干擾離子影響和易于從水體中分離等優(yōu)點(diǎn)，并能有效地重復(fù)使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料，特別涉及一種載MOF樹(shù)脂復(fù)合吸附劑、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

磷酸鹽是應(yīng)用最廣泛的化學(xué)品之一，大量的磷酸鹽排放到環(huán)境中，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，水質(zhì)失調(diào)，影響水生生態(tài)平衡。以往的水體磷處理首先針對(duì)水體中的磷元素，降低其濃度，但實(shí)際水體中的磷含量通常并不高。現(xiàn)行有關(guān)水中磷的處理，不論是生物、物理和化學(xué)方法除磷，都面臨著低濃度磷控制的難題。譬如除磷吸附劑雖然種類繁多并且擁有較高飽和吸附量，但是針對(duì)低濃度磷的吸附往往達(dá)不到理想的去除率；同時(shí)，在實(shí)際含磷廢水處理中，水體中存在其他硫酸根、氯離子等等這些磷酸根吸附的干擾離子，使得磷酸鹽去除效率下降。吸附的過(guò)程中為保證與目標(biāo)物充分接觸，大量吸附劑多為粉體，雖然此種粉體能夠提高吸附劑的飽和吸附量和吸附速率，但是其仍有泄漏所致的二次污染問(wèn)題。

金屬有機(jī)框架(MOFs)是一種新型多孔材料，由于MOF結(jié)構(gòu)具有多孔且孔道可調(diào)節(jié)，較大比表面積，多活性位點(diǎn)等優(yōu)勢(shì)，這使得它們?cè)谒w污染物吸附凈化和富集回收領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值。MOF用作除磷吸附劑已有相關(guān)報(bào)道，NH₂-MIL-101在298K下，最大吸附容量大于79.414mg P/g，pH在3-11范圍內(nèi)無(wú)明顯變化。同時(shí)干擾離子對(duì)NH₂-MIL-101的除磷能力影響較小，對(duì)磷酸鹽的選擇性強(qiáng)。但是，將MOF材料作為吸附劑直接應(yīng)用于水體時(shí)，會(huì)存在一些缺陷：常見(jiàn)MOF多為納米晶或微晶結(jié)構(gòu)，由于尺寸很小，很難從水體中分離，從而造成二次污染。將MOF材料復(fù)合到其他材料之中，既可以得到穩(wěn)定的保護(hù)作用，也可以與基材的基團(tuán)協(xié)同作用，取得更高效、更獨(dú)特的吸附效能。例如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01610859843.6，申請(qǐng)公布日為2016年9月28日的專利申請(qǐng)文件公開(kāi)了一種多孔二氧化硅陶瓷負(fù)載Cu-MOF吸附劑及其制備方法。該方法將將多孔二氧化硅陶瓷載體浸漬配體溶液，加入銅源，進(jìn)行合成反應(yīng)，得到多孔二氧化硅陶瓷負(fù)載Cu-MOF吸附劑。該方法制備得到的多孔二氧化硅陶瓷負(fù)載Cu-MOF吸附劑具有較好的液相吸附性能。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的除磷吸附材料在低濃度條件下去除效率和抗干擾能力低下等問(wèn)題，本發(fā)明采用MOF原位生成法，本發(fā)明提供一種載MOF樹(shù)脂復(fù)合吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種載MOF樹(shù)脂復(fù)合吸附劑，包括樹(shù)脂以及MOF顆粒；所述樹(shù)脂為含有氨基基團(tuán)的樹(shù)脂，所述MOF顆粒通過(guò)配體與吸附樹(shù)脂結(jié)合。

優(yōu)選地，MOF顆粒的負(fù)載量為3.7％-10.6％。

本發(fā)明采用MOF原位生成法，在水溶液中加入配體及大孔樹(shù)脂得到固定配體的樹(shù)脂材料，濾出后與金屬鹽化合物加入到水中，得到載MOF樹(shù)脂復(fù)合吸附劑。

本發(fā)明采用了交替沉積法，將MOF材料直接生長(zhǎng)在樹(shù)脂材料的孔道之中，將樹(shù)脂本身的離子交換和吸附性能與負(fù)載在樹(shù)脂孔道內(nèi)的MOF結(jié)合在一起，具有穩(wěn)定性高、低濃度除磷效果好、不受干擾離子影響和易于從水體中分離等優(yōu)點(diǎn)，并能有效地投入到環(huán)境應(yīng)用中，形成的新材料具有多梯度的孔道結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有的MOF材料在應(yīng)用時(shí)存在穩(wěn)定性差、難于分離回收等問(wèn)題，并能有效地重復(fù)使用。

從本發(fā)明的發(fā)明原理可看出，本發(fā)明的樹(shù)脂作為載體和配體在反應(yīng)溶液中進(jìn)行吸附，固定的配體分子與金屬離子絡(luò)合后得到載MOF樹(shù)脂吸附劑，樹(shù)脂需具有陽(yáng)離子活性基團(tuán)，用于固定弱堿性配體。優(yōu)選地，樹(shù)脂具有氨基功能基團(tuán)。