[發(fā)明專利]一種金屬有機骨架HKUST-1吸附水中腐殖酸的水處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011366798.3
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112759026A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬曉雁;王紅;王磊;朱麗丹;宋亞麗
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;B01J20/22;B01J20/34;B01J20/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33230
• 代理人: 吳琰

本發(fā)明提供一種金屬有機骨架材料HKUST?1吸附水中腐殖酸的水處理方法，采用溶劑熱法制備吸附材料1，3，5?均苯三羧酸銅(HKUST?1)，在298K，溶液pH＝5，HKUST?1投加量為0.6g/L，對5mg/L腐殖酸溶液吸附120min，去除率最高可達100％，吸附容量為8.33mg/g。HKUST?1對腐殖酸的吸附符合Langmuir吸附等溫線模型，為單分子層吸附，理論飽和吸附容量可達16.385mg/g。準二級動力學模型能很好的描述HKUST?1對水中腐殖酸的吸附動力學。HKUST?1對腐殖酸的吸附是自發(fā)進行的，無序的吸熱過程。解吸附再生結(jié)果表明，HKUST?1具有良好再生性，可重復(fù)使用。HKUST?1在水處理中的應(yīng)用可以為地表水源以傳統(tǒng)有機物高為特征的微污染治理開發(fā)一個新的途徑，具有理想的吸附應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬有機骨架HKUST-1吸附水中腐殖酸的水處理方法。

技術(shù)背景

腐殖酸(Humus acid，HA)是由具有異質(zhì)功能的小分子通過較弱疏水作用和氫鍵鏈接組成超分子結(jié)構(gòu)，能與重金屬發(fā)生吸附、絡(luò)合作用形成有機結(jié)合態(tài)污染物，降低水體自凈能力。腐殖酸富含鹵代反應(yīng)活性點位，是飲用水中消毒副產(chǎn)物(DBPs)的主要前體物。迄今飲用水中已經(jīng)確定700余種DBPs，三鹵甲烷(trihalomethanes，THMs)和鹵乙酸(haloacetic，HAAs)是飲用水中檢出的最主要的DBPs，其在大陸地區(qū)中位濃度為10.53μg/L和12.67μg/L。同時腐殖酸也有較高的氯代酮(CKs)、水合氯醛(CH)等新興消毒副產(chǎn)物生成勢，其濃度均能達到ng/L級別?，F(xiàn)有研究表明，DBPs對人體具有致癌、致突變的危害，且新興消毒副產(chǎn)物具有更高的細胞毒性和遺傳毒性。

水處理工藝對有機物的去除能力有限，常規(guī)工藝去除率中位數(shù)為32％，生物活性炭深度處理工藝去除率中位數(shù)為40％。以臭氧氧化為主的深度處理工藝有機物去除率為59.4％，常規(guī)-納濾復(fù)合工藝有機污染物指標的去除率可達到90％以上，但天然有機物(NOM)在膜表面的聚集速率快，加劇了膜污染。以羥基自由基(·0H)為主的高級氧化技術(shù)(AOPs)在NOM的去除以及消毒副產(chǎn)物生成的控制方面效果顯著，NOM去除率為88％，三鹵甲烷生成勢(THMFP)和鹵乙酸生成勢(HAAFP)分別降低70％和31％。但基于臭氧的高級氧化技術(shù)去除NOM存在會生成醛類和羧酸為主的小分子副產(chǎn)物的問題，基于紫外的高級氧化技術(shù)去除NOM存在處理成本高，催化劑難回收等問題。吸附是水中有機物去除的理想方法。

發(fā)明內(nèi)容

具有比表面積大、孔隙率高、孔結(jié)構(gòu)可調(diào)和有機配體功能多等優(yōu)點的金屬有機骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)成為水處理污染治理的新型吸附材料。HKUST-1是金屬有機骨架材料中標志性的化合物，由1，3，5-苯三甲酸和Cu²⁺團簇絡(luò)合形成的三維結(jié)構(gòu)，擁有合適的孔道窗口比表面積超過1000m²/g。HKUST-1制備簡單，具有理想的吸附應(yīng)用前景。

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬有機骨架HKUST-1吸附水中腐殖酸的水處理方法，該體系可實現(xiàn)對腐殖酸的快速、高效吸附。

為實現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種金屬有機骨架HKUST-1吸附水中腐殖酸的水處理方法，包括如下步驟：

S1、采用溶劑熱法制備金屬有機骨架HKUST-1；

S2、制備含腐殖酸的吸附體系；

S3、將S1中的0.6g/L金屬有機骨架HKUST-1加入到S2中的吸附體系中，進行腐殖酸的吸附處理，所形成的溶液pH為3～11，將吸附反應(yīng)溫度保持于298～333K，吸附一定時間后得到樣品溶液；

S4、將樣品溶液取出，先經(jīng)過0.45μm濾膜真空抽濾，去除微量溶解的金屬有機骨架HKUST-1，再測定吸附平衡時的腐殖酸溶液濃度。