[發(fā)明專利]一種活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料及其制備方法與應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113908809A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉薇;程國娥;柯漢忠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01D53/02;B01J20/30
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供的制備方法采用原位合成技術(shù)在活性炭孔隙內(nèi)合成MOF，通過MOF來調(diào)節(jié)活性炭孔徑大小，使其與吸附質(zhì)分子尺寸相匹配，提高其吸附能力，制備的活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料對有機(jī)硫惡臭有機(jī)物吸附容量高，而且吸附的揮發(fā)性惡臭有機(jī)物經(jīng)過升溫可將其脫附，循環(huán)使用性能好。本發(fā)明活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料，以商業(yè)活性炭為主體，MOF占比低，生產(chǎn)成本低廉，性價(jià)比高，循環(huán)性能好，工藝簡單，適合大規(guī)模生產(chǎn)，具有良好的工程應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)保吸附材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，污水處理廠數(shù)量增長迅速，但是污水及污泥處理過程中會產(chǎn)生大量的含硫惡臭有機(jī)氣體，不僅刺激人的嗅覺器官，對人的呼吸、消化、內(nèi)分泌和神經(jīng)系統(tǒng)也會造成不同程度的毒害，高濃度情況下還可致人中毒甚至死亡。污水處理廠惡臭污染已成為一個(gè)重要的環(huán)境問題。

目前，污水處理廠惡臭污染物的控制技術(shù)包括化學(xué)洗滌法、生物除臭法及吸附法等，其中吸附法具有能耗低、操作簡單、吸附劑易于再生等優(yōu)點(diǎn)，已成為一種被廣泛關(guān)注和研究的除臭技術(shù)，吸附技術(shù)的關(guān)鍵是選擇一種高效的吸附劑。其中活性炭是惡臭污染物治理中應(yīng)用最為廣泛的吸附劑，然而，一般的活性炭孔容較小，孔徑分布寬，存在吸附容量低、深度吸附能力差等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料及其制備方法與應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，將活性炭與DMF混合，超聲分散均勻，得活性炭懸浮液；

步驟S2，向步驟S1得到的活性炭懸浮液中加入MOF原材料和有機(jī)配體，攪拌均勻，得混合物；

步驟S3，將步驟S2得到的混合物進(jìn)行恒溫加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，離心，棄掉上清液，得到復(fù)合吸附材料；

步驟S4，、將步驟S3得到的復(fù)合吸附材料進(jìn)行洗滌、純化和干燥，得到活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料。

進(jìn)一步的，步驟S1中，活性炭的孔徑分布不大于2nm，活性炭占所述活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料的質(zhì)量份數(shù)為70～95份。

進(jìn)一步的，步驟S1中，活性炭包括木質(zhì)活性炭、煤質(zhì)活性炭、椰殼活性炭和生物質(zhì)活性炭中的任一種。

進(jìn)一步的，步驟S2中，MOF原材料占所述活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料的質(zhì)量份數(shù)為5～30份；所述MOF原材料、有機(jī)配體和溶劑的摩爾體積比為1-3mol：1-2mol：15-30mL。

進(jìn)一步的，步驟S2中，MOF原材料包括MIL-100、MIL-101、MIL-53、UiO-66、UiO-67、MOF-199、ZIF-8和ZIF-25中的任一種。

進(jìn)一步的，步驟S2中，有機(jī)配體包括對苯二甲酸、均苯三甲酸、4,4’-聯(lián)苯二甲酸和2-甲基咪唑中的任一種。

進(jìn)一步的，步驟S3中，恒溫加熱反應(yīng)的溫度為85℃～220℃，恒溫加熱反應(yīng)的時(shí)間不少于8h。

進(jìn)一步的，步驟S4中，洗滌使用的溶劑包括DMF或者去離子水，純化用的溶劑包括甲醇或者乙醇，干燥的溫度為60～150℃。

本發(fā)明還提供了一種活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料，采用上述制備方法得到的。

本發(fā)明還提供了上述活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料的應(yīng)用，所述活性炭內(nèi)嵌MOF吸附材料應(yīng)用于吸附去除揮發(fā)性的含硫惡臭有機(jī)物，所述含硫惡臭有機(jī)物包括甲硫醚、乙硫醚、乙硫醇和二甲二硫醚。