[發(fā)明專利]MOFs復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910857801.2
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110655138A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳承梓
• 申請（專利權(quán)）人: 吳承梓
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/58;B01J20/22;B01J20/30;C02F101/20;C02F101/22;C02F101/16
• 代理公司: 42247 武漢紅觀專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 張文俊

本發(fā)明提出了一種MOFs復(fù)合材料的制備方法，其以海藻渣為原料制備MOFs復(fù)合材料，其含有豐富的官能團，經(jīng)過炭化后表面形成較多得到孔道結(jié)構(gòu)，利用該多孔道結(jié)構(gòu)可大量吸附污水中重金屬離子；本發(fā)明在制備MOFs復(fù)合材料過程中，還將浸漬材料置于納米貴金屬溶液中浸泡，經(jīng)過浸泡后的復(fù)合材料表面會形成納米貴金屬顆粒，納米貴金屬顆粒具有良好的催化性能，可進一步催化污水中的污染物分解；本發(fā)明還包括聚丙烯腈、聚乙二醇，浸泡物與聚丙烯腈、聚乙二醇混合后再炭化，在炭化過程中聚丙烯腈、聚乙二醇因高溫分解，從而增加了MOFs復(fù)合材料的孔道，進而進一步提高其對污水中重金屬的去除率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬有機骨架材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種MOFs復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

水是人類賴以生存的基本條件，但在過去幾十年里，由于人類活動，人口增長，城市化、工業(yè)化和無限制使用天然水資源導(dǎo)致全球水質(zhì)受到嚴重污染。礦治、化工、電子、儀表、機械制造等工業(yè)生產(chǎn)過程中排出大量的含重金屬的廢水，含有重金屬(如含鎘、鎳、汞、鋅等)的廢水是對自然環(huán)境污染最嚴重以及對人類危害最大的工業(yè)廢水之一。傳統(tǒng)的廢水處理的物理化學(xué)方法主要有離子交換法、石灰軟化法、砂過濾、沉淀、萃取、超濾、反滲透、電滲析、活性炭吸附等方法。這些傳統(tǒng)的方法有一定的應(yīng)用局限性，存在處理效率低、運行條件嚴格、成本高、產(chǎn)生二次污泥及其處置費用高昂、難再生利用等問題。

金屬有機框架材料(MOFs)是由金屬節(jié)點和有機配體連接而成的具有無限網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架材料，具有大比表面積、高孔隙率的特點。然而現(xiàn)有的MOFs材料需要使用含有羧基、吡啶等基團的有機配體構(gòu)成材料的骨架結(jié)構(gòu)，造成MOFs材料的成本升高，在一定程度上不利于MOFs材料的應(yīng)用推廣。

海藻渣是指在工業(yè)上用海帶等藻類提取碘、甘露醇和褐藻酸鈉后剩余的殘渣，其含有幾十種礦物元素、脂肪和磷脂，及單糖、雙糖、多糖、果膠類(半纖維素)和蛋白質(zhì)類等多種有機物。這些有機物含有能夠構(gòu)成金屬有機框架材料的官能基團。

然而現(xiàn)有技術(shù)中均當成廢棄物進行遺棄，并沒有利用海藻渣來制備金屬有機框架材料，基于此，有必要對海藻渣進行合理利用尤其是針對污水中重金屬的去除。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種利用海藻渣為原料且可高效除去污水中重金屬離子的MOFs復(fù)合材料的制備方法。

一方面，本發(fā)明提供了一種MOFs復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將海藻渣進行炭化處理，得到炭化海藻渣；

S2、將炭化海藻渣溶于金屬鹽溶液中振蕩，離心后烘干得到浸漬材料；

S3、將浸漬材料置于納米貴金屬溶液中浸泡，離心后，干燥即得MOFs復(fù)合材料。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，S1中海藻渣進行炭化處理包括：將海藻渣溶于質(zhì)量濃度為3～5％的碳酸鈉溶液中浸泡5～10h，再于質(zhì)量濃度為5～7％的醋酸溶液中浸泡2～6h，過濾后得到浸泡物；再將浸泡物與聚丙烯腈、聚乙二醇混合，炭化，即得炭化海藻渣。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，S2中金屬鹽溶液為含有Cr³⁺、Fe²⁺或Cu²⁺的陽離子溶液，金屬鹽溶液的濃度為3～5mol/L，振蕩溫度為60～80℃，振蕩時間為2～3h。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，納米貴金屬溶液的制備方法為：

A1、將納米貴金屬的酸性水溶液與表面活性劑混合，得到混合溶液；

A2、向混合溶液中加入抗壞血酸，攪拌混合后靜置，萃取上層混合液，即得納米貴金屬溶液。