[發(fā)明專利]一種常溫常壓制備MIL-100(Fe)材料的方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210040957.3
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114247431B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海普;蔡慧;方穎
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王艷

本發(fā)明公開了一種常溫常壓制備MIL?100(Fe)材料的方法及其應(yīng)用，所述方法包括：首先在常溫常壓條件下將均苯三甲酸與抗壞血酸鈉混合得到澄清的溶液，而后加入七水合硫酸亞鐵溶液并攪拌，最后加入氫氧化鈉，形成MIL?100(Fe)材料。本發(fā)明還公開了一種高效吸附As(III)和/或As(V)的方法。本發(fā)明對于MIL?100(Fe)的大規(guī)模、低成本生產(chǎn)以及無機(jī)砷污染水體的凈化具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，適用于廢水中無機(jī)砷的高效快速去除，具體涉及一種常溫常壓制備的MIL-100(Fe)材料的方法及其應(yīng)用，尤其涉及一種高效吸附As(III)和/或As(V)的方法。

背景技術(shù)

無機(jī)砷（As）是最常見的重金屬污染物之一，主要源于冶煉、采礦、施用農(nóng)藥化肥和燃燒化石燃料等人為活動。有研究證實(shí)，As的過度暴露會導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)疾病、器官損傷、貧血等。目前，已經(jīng)將砷列為重要的節(jié)制污染物之一。因此探尋可快速將污染水體中無機(jī)砷去除的技術(shù)與方法是符合國情需要的、迫在眉睫的、亟待解決的問題。

目前，水體中As(III, V)常見的去除方法包括電絮凝，混凝/沉淀，離子交換，吸附等。其中吸附法由于其操作簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。近年來，金屬有機(jī)框架材料（Metal-organic framework, MOF）是由金屬中心和有機(jī)配體自組裝形成的多孔性晶體材料，其結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的性質(zhì)，主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：1)高度規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)和高或超高的比表面積（最高可達(dá)14000 m²/g)，孔道尺寸可調(diào)控，孔大小分布均勻；2)配體結(jié)構(gòu)的不同使MOF材料的結(jié)構(gòu)多種多樣；3)可調(diào)控的表面修飾能力?；谝陨咸攸c(diǎn)，MOFs被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，比如氣體貯存和分離、藥物傳輸、催化、發(fā)光和傳感領(lǐng)域等。

在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，各式各樣的MOF材料被用于多種重金屬的吸附。其中，MIL-100(Fe)由于其水穩(wěn)定性好、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，成為一種具有巨大潛力的環(huán)境修復(fù)材料。現(xiàn)有技術(shù)中雖有報道過MIL-100(Fe)可以有效吸附As(III)和As(V)，但是所報道的MIL-100(Fe)大多數(shù)是通過高溫高壓的方法制備。制備過程不僅成本高，而且具有一定的危險性，不適用于大范圍的工業(yè)生產(chǎn)。

因此尋求能夠常溫常壓制備MIL-100(Fe)的方法并且所合成MIL-100(Fe)能夠高效吸附As(III)和As(V)仍然具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)性。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了同時解決MIL-100(Fe)低成本安全的制備方法和水體無機(jī)砷污染狀況，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供了一種可以常溫常壓下制備MIL-100(Fe)材料的方法，同時產(chǎn)物可以高效吸附As(III)和As(V)的方法，因此本發(fā)明首次提出了將抗壞血酸鈉作為助劑在常溫常壓下制備可高效吸附As(III)和As(V)的MIL-100(Fe)的方法，對MIL-100(Fe)的大規(guī)模生產(chǎn)和無機(jī)砷的快速高效去除具有重要意義，該方法操作工藝簡單、低廉安全。

技術(shù)方案：為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種常溫常壓制備MIL-100(Fe)材料的方法，所述方法包括：首先在常溫常壓條件下將均苯三甲酸與抗壞血酸鈉混合得到澄清的溶液，而后加入七水合硫酸亞鐵溶液并攪拌，最后加入氫氧化鈉，形成MIL-100(Fe)材料。

其中，所述均苯三甲酸、抗壞血酸鈉、七水合硫酸亞鐵和氫氧化鈉的質(zhì)量比為1.0-2.0：1.0-2.0：2.0-4.0：0.5-1.5。

其中，所述常溫常壓反應(yīng)條件為：常溫常壓下磁力攪拌24-26小時。

其中，所述方法還包括在常溫常壓反應(yīng)后將產(chǎn)物離心并用超純水反復(fù)洗滌3-4次，置于冰箱中零下20-18℃冷凍12-15小時，并于真空冷凍干燥器中零下60-70℃下干燥12-15小時，得到MIL-100(Fe)材料。

本發(fā)明內(nèi)容還包括所述的方法制備得到的MIL-100(Fe)材料。