[發明專利]一種制備MOF吸附材料的方法

有效

• 申請號: 201910985304.0
• 申請日: 2019-10-16
• 公開（公告）號: CN112661968B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 王成鴻;欒金義;孟凡寧;魏昕
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;康志梅

本發明提供了一種制備MOF吸附材料的方法，包括如下步驟：(1)制備包含硝基對苯二甲酸、四氯化鋯、有機溶劑和水的混合液；(2)加熱所述混合液，發生反應，制得母體MOF材料；(3)對步驟(2)制得的母體MOF材料進行缺陷處理，得到MOF吸附材料。本發明還提供了一種該MOF吸附材料在污水處理中的應用。本發明利用高性能水穩定MOF吸附材料，可高效去除污水中的有害含氧酸根陰離子(如砷酸根、鉻酸根、硒酸根、磷酸根等)，同時通過脫附再生，可多次循環利用吸附劑。本發明工藝簡單、成本可控、性能穩定，在實際應用中效果優異。

技術領域

本發明涉及一種制備MOF吸附材料的方法及由該方法制備的MOF吸附材料在污水處理中的應用，屬于污水凈化處理技術領域。

背景技術

水體中的離子污染物通常具有較強的毒性和致癌性，且難以被生物降解，若在排放前無法得到有效去除，將對生態環境和人體健康造成極大的危害。當前污水處理主要針對重金屬陽離子，對陰離子(特別是含氧酸根陰離子)的相關研究較少。

污水中有害的含氧酸根陰離子包括砷酸根、鉻酸根、硒酸根、磷酸根等。其中，砷酸根和鉻酸根作為世界衛生組織標定的劇毒污染物，對人體有致畸致癌致突變作用。砷中毒后人體會出現惡心、嘔吐、腹痛、四肢痛性痙攣等癥狀，最終導致昏迷、抽搐、呼吸麻痹而死亡；如果慢性中毒，也會導致肝腎損害與多發性周圍神經炎，最終可致肺癌、皮膚癌。此外，水體中過量的硒酸根和磷酸根也會導致生態環境遭到嚴重破壞。高濃度的硒會危害動植物正常的生長發育，造成胚胎畸形甚至死亡；而磷的超標排放則會造成水體富營養化，直接刺激水生生物、植物的異常繁殖，最終導致湖泊等水體老化乃至死亡。因此，有必要開發相應的技術有效去除污水中有害的含氧酸根陰離子。

目前針對含離子污染物廢水的處理技術主要包括化學沉降法，離子交換法，膜分離法、吸附法等。其中，吸附法由于其低成本、易操作、運行穩、效果佳等優勢逐漸成為去除水體中離子污染物的常用技術。目前，國內外報導了多種針對離子污染物的吸附劑，如粘土、沸石、活性炭、金屬氧化物等材料，而市場上也出現了一些商業產品，但均受限于較低的吸附容量、較差的吸附選擇性、不夠穩定的去除性能等因素，尚未得到規模化的成功應用。

金屬有機骨架(Metal-Organic Framework,MOF)是一類由無機金屬節點和有機橋連配體通過配位自組裝得到的多孔晶體材料，具有比表面積大、孔隙率高、結構有序、孔尺寸可控等諸多特性。其在吸附、分離、催化、氣體儲存、光電傳感、醫學診斷等領域均展現了巨大的應用潛力，尤其被認為是近乎理想的吸附材料。近年來，隨著相關研究的不斷深入，一系列具有極佳穩定性的MOF材料相繼被報導；這些材料耐高溫、耐酸堿腐蝕、特別是能夠在水體系中穩定應用，從而在水體污染物的去除方面擁有廣闊的應用前景。

本發明針對污水中有害的含氧酸根陰離子的處理難題，制備高性能水穩定的MOF材料作為吸附劑，高效去除水體中的砷酸根、鉻酸根、硒酸根、磷酸根等污染物。此MOF吸附劑具有較高的比表面積，極佳的吸附容量和更快的吸附速率，且能夠有效地解吸脫附、重復循環應用，為含氧酸根陰離子污水處理提供了更為高效的解決方案。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中吸附材料吸附容量較低、吸附選擇性較差、不夠穩定的去除性能等問題，提供了一種新的制備MOF吸附材料的方法，該方法制備的MOF吸附材料具有吸附容量大、去除效果好、重復利用率高、清潔無污染等優點，能夠高效、簡便、穩定地去除污水中含氧酸根陰離子。

根據本發明的一個方面，提供了一種制備MOF吸附材料的方法，包括如下步驟：

(1)制備包含硝基對苯二甲酸、四氯化鋯、有機溶劑和水的混合液；

(2)加熱所述混合液，發生反應，制得母體MOF材料；

(3)對步驟(2)制得的母體MOF材料進行缺陷處理，得到MOF吸附材料。