[發明專利]一種同時去除水中多種重金屬離子的方法

有效

• 申請號: 202110969316.1
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113479966B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 丁輝;耿曉煒;趙丹
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/30;C02F1/66;B01J20/22;B01J20/34;B01J20/30;C08G83/00;C02F101/20
• 代理公司: 北京鑫瑞森知識產權代理有限公司 11961
• 代理人: 韓鳳穎

本發明提供了一種同時去除水中多種重金屬離子的方法，屬于水處理技術領域。本發明將羧基螺吡喃引發聚合在金屬有機骨架中制備成可見光響應復合材料，利用本發明提供的可見光響應復合材料可以在pH2?4且35?55℃的溫度條件下快速吸附多種重金屬離子，吸附至飽和后在一定的光照強度下還可以快速解析。本發明對水中重金屬離子進行去除的方法具有低碳環保、吸附?解吸快速、節能、可多次重復利用和可持續的脫除水體重金屬的特點。

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，尤其涉及一種同時去除水中多種重金屬離子的方法。

背景技術

金屬有機骨架(MOFs)是由有機配體和無機金屬離子或者團簇通過配位鍵自組裝形成的具有分子內孔隙的有機-無機雜化材料，其具有比表面積大、孔徑體積大、功能化簡單、孔徑結構可以設計等優異性能，受到了學者們的廣泛關注。

螺吡喃(SP)是一種典型的刺激響應型化合物，在外界環境的刺激下，能非常迅速地實現在閉環狀態螺吡喃(SP)和開環狀態部花青(MC)之間的可逆異構化轉變。SP可在黑暗中或在紫外線照射下被激發到兩性離子狀態的MC，而MC在可見光照射下加速轉化為SP。在光驅動的異構化過程中，鍵合在MC上的重金屬陽離子和陰離子被釋放，從而實現吸附劑的再生。但由于MC單元的聚集，純SP或聚螺吡喃(PSP)會隨著開關周期的增加而發生光降解。

莫納什大學王煥庭等人報道了一種聚螺吡喃丙烯酸酯(PSP)功能化的MOFs材料，可作為陽光下再生的離子吸附劑并用于可持續的海水淡化。在黑暗條件下，兩性離子異構體能在30分鐘內快速吸附水中多種陽離子和陰離子，并具有高達2.88mmolg^-1的NaCl高離子吸附量。在陽光照射下，中性異構體在4分鐘內迅速釋放這些被吸附的鹽。該吸附材料對氯化鈉具有較強的吸附能力且吸附-脫附過程快、循環性能好等特點。

由于工業化發展迅速，水體中重金屬含量相對較高，重金屬離子的吸附以及去除難度遠遠高于氯化鈉，同時水體中存在的重金屬離子具有多樣性，如何同時快速吸附去除多種重金屬離子是目前需要解決的技術難題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種同時去除水中多種重金屬離子的方法，本發明可以同時去除水中多種重金屬離子，去除效率高，且具有低碳環保、吸附-解吸快速、吸附材料可多次重復利用的優良特性。

本發明的目的是提供一種同時去除水中多種重金屬離子的方法，具體步驟如下：

1)對含有多種重金屬離子的廢水進行pH值調節，pH值調整至2～4；

2)制備可見光響應復合材料

所述可見光響應復合材料由羧基螺吡喃引發聚合在金屬有機骨架中制備而成，所述羧基螺吡喃的結構式如下：

3)吸附，將制備的可見光響應復合材料置于步驟1)中的廢水中，并在黑暗條件下進行吸附處理，吸附處理的溫度為35～55℃，直至吸附飽和；

4)解吸，取出吸附飽和的可見光響應復合材料，干燥處理后放入清水中，室溫吸水溶脹后在光照強度為200-300mW·cm^-2下進行照射3-5min，所述可見光響應復合材料中的重金屬離子能夠充分溶解在水中，解析后的可見光響應復合材料經洗滌后可重復利用。

優選的，所述廢水中的重金屬至少包括Cr和Cd兩種。

優選的，步驟(4)所述干燥處理的溫度為40-80℃，干燥時間為1-12h。

優選的，所述可見光響應復合材料的制備方法如下：

按質量比1～3:1稱取金屬有機骨架與羧基螺吡喃，以乙醇為溶劑，在引發劑的作用下進行油浴加熱攪拌反應直至乙醇完全蒸發，得到固體中間產物；然后再將固體中間產物在60～80℃下聚合1～3天；最后洗滌干燥后即得到可見光響應復合材料。