[發明專利]一種多孔吸附材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911396054.3
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111068622A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 張智炎;余龍;石巖;匡丕樁;洪軍
• 申請（專利權）人: 葛洲壩中固科技股份有限公司
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李丹

本發明公開了一種多孔吸附材料及其制備方法，本發明通過熱解生物質碳，并對生物質碳氧化處理，然后在生物質碳的孔道中生長納米顆粒ZIF8得到多孔吸附材料C@ZIF8。本發明使用熱解的生物質碳起到附載作用，熱解的生物質碳具有的大孔孔道為吸附質提供擴散通道，ZIF8納米顆粒附載于熱解的生物質碳具有的大孔孔道中，能夠有效吸附污水中的染料分子。

技術領域

本發明涉及材料制備的技術領域，尤其涉及一種多孔吸附材料及其制備方法。

背景技術

迅猛發展的化工產業推動著人類社會的經濟水平不斷提高，但生產過程中產生的廢氣、廢渣、廢水等副產物對生態環境造成的破壞非常嚴重。染料廢水排放量大，組分復雜，含有芳香族、蒽醌系、酚類等有機物，是主要的有害工業廢水之一，主要來源于染料及染料中間體的生產過程中。其中約有12％左右的染料排放到了環境水域當中，嚴重影響污染水體的生態平衡且對人體健康造成巨大威脅。目前處理染料廢水的方法多種多樣，一般包括電化學法、氧化法、吸附法、膜分離法、真菌脫色法等等。吸附法可使特定的一些化合物選擇性富集，對不易降解的染料具有良好效果，常用多孔吸附劑對廢水中的染料進行選擇性吸附。常見的吸附劑有蒙脫土、活性炭、硅藻土等。吸附法因投資小，能耗低以及無生物毒性等優點收到人們的青睞。其中，活性炭來源豐富、價格低廉、無生物毒性且孔隙發達，常用作染料廢水處理用的吸附材料。雖然活性炭具有極高的比表面積，但僅有14％的比表面積發揮了吸附作用，原因在于活性炭中的小孔無法吸附染料廢水中存在的大分子，同時也無法為吸附質提供擴散的孔道，造成小孔均為無作用的“死”孔。因此，制備含有大量中孔結構的高比表面積多孔吸附材料是很有必要的，能有效提高吸附材料對染料大分子的吸附率。

發明內容

基于以上現有技術的不足，本發明所解決的技術問題在于提供一種多孔吸附材料及其制備方法，該多孔吸附材料的制備方法使用熱解的生物質碳起到附載作用，熱解的生物質碳具有的大孔孔道為吸附質提供擴散通道，ZIF8納米顆粒附載于熱解的生物質碳具有的大孔孔道中，能夠有效吸附污水中的染料分子。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種多孔吸附材料的制備方法，包含如下步驟：

步驟一、熱解生物質碳，在流動的惰性氣體氛圍中，高溫熱解椴木或者樺木木材；

步驟二、氧化處理：將熱解后的椴木木材置于硝酸與硫酸的混合溶液中，回流處理；隨后，大量去離子水沖洗椴木木材至中性；

步驟三、多孔納米顆粒ZIF8生長：將步驟二處理后的椴木木材浸泡在Zn(NO₃)₂溶液中，連續攪拌12h得到溶液A；將2-甲基咪唑水溶液逐滴滴加到溶液A中，攪拌24h；隨后，去離子水反復沖洗所得產物并冷凍干燥24h，惰性氣體保護下熱解冷凍干燥產物，即得多孔吸附材料C@ZIF8。

作為上述技術方案的優選，本發明提供的多孔吸附材料的制備方法進一步包括下列技術特征的部分或全部：

作為上述技術方案的改進，所述步驟一中，高溫熱解溫度為800-1000℃，處理時間為1-3h。

作為上述技術方案的改進，所述步驟一中，椴木木材為市售的椴木木材，所述椴木木材尺寸為10-30mm×10-30mm×1-5mm。

作為上述技術方案的改進，所述步驟一或步驟三中，惰性氣體為氮氣或氬氣。

作為上述技術方案的改進，所述步驟二中，硝酸與硫酸的混合溶液中，硝酸濃度為6wt％、硫酸濃度為18wt％，硝酸和硫酸的質量比例范圍為1:2～1：4。

作為上述技術方案的改進，所述步驟二中，回流的條件為100℃下反應5h。