[發(fā)明專利]一種有機(jī)鏈修飾鋯基MOF吸附劑及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211323080.5
• 申請(qǐng)日: 2022-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115554988A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王仕興;劉紅亮;付立康;張利波;王豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/22
• 分類號(hào): B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 天津煜博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

本發(fā)明涉及一種有機(jī)鏈修飾鋯基MOF吸附劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以5?甲酰基?2?羥基苯甲酸與二氨基馬來(lái)酸反應(yīng)生成的有機(jī)配體L，與ZrCl₄反應(yīng)得到L?MOFs，L?MOFs在羥胺溶液中水解得到吸附劑AMO?MOF，即有機(jī)鏈修飾鋯基MOF吸附劑；有機(jī)鏈修飾鋯基MOF吸附劑可用于高效回收吸附溶液中的鉛離子。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有機(jī)鏈修飾鋯基MOF吸附劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

Pb(Ⅱ)作為一種在冶煉、化工、電池生產(chǎn)、皮革和電鍍等工礦企中廣泛應(yīng)用的重金屬離子,其污染問(wèn)題受到了普遍關(guān)注。長(zhǎng)期接觸Pb(Ⅱ)會(huì)導(dǎo)致肌無(wú)力，幻覺(jué)，易怒，腎臟損傷。農(nóng)作物吸收過(guò)量的Pb(Ⅱ)會(huì)影響它們的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。Pb(Ⅱ)不可生物降解，會(huì)導(dǎo)致其在動(dòng)植物體內(nèi)累積，從而引起各種疾病的發(fā)生，其持久性和毒性成為水資源主要的污染物之一。因此，解決水環(huán)境中Pb(Ⅱ)的污染問(wèn)題已迫在眉睫。

目前，去除廢水中鉛離子最常用的技術(shù)有電解法、離子交換法、膜分離法和吸附法。由于適用范圍廣，不存在二次污染，反應(yīng)速度快，經(jīng)濟(jì)，選擇性好，易于設(shè)計(jì)和操作的優(yōu)點(diǎn)，吸附法被認(rèn)為是應(yīng)用最廣泛、最具潛力的去除Pb(Ⅱ)的方法目前市場(chǎng)上應(yīng)用前景較好的吸附劑有生物炭、粉煤灰、磁性石墨烯、殼聚糖等。實(shí)際應(yīng)用中，為了降低吸附材料的成本，必須研制出低成本、高效、大容量和可再生的吸附材料，或研制出能促進(jìn)吸附劑解吸的生物、化學(xué)藥劑，以提高吸附材料的循環(huán)利用率，降低成本。

近年來(lái)，金屬-有機(jī)骨架(MOFs)作為吸附劑引起人們的關(guān)注。特別是在重金屬離子的吸附和去除方面，MOFs已成為解決當(dāng)前水污染問(wèn)題的熱門話題。MOFs具有以下特點(diǎn)：1)孔隙率和較大的比表面積有利于特定離子的選擇性吸附。2)不飽和活性位點(diǎn)與金屬離子之間的相互作用可以隨機(jī)調(diào)節(jié)。3)可變的金屬中有機(jī)配體導(dǎo)致心和其結(jié)構(gòu)和功能的多樣性。促進(jìn)了MOFs材料的應(yīng)用范圍，合成方法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備。

但是，MOFs吸附廢水中Pb(Ⅱ)的穩(wěn)定性和選擇性仍然不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有MOFs吸附鉛離子的吸附選擇性較差和吸附劑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差等問(wèn)題，提出了一種有機(jī)鏈修飾鋯基MOF吸附劑及其制備方法與應(yīng)用，即以5-甲酰基-2-羥基苯甲酸與二氨基馬來(lái)酸反應(yīng)生成的有機(jī)配體L，與ZrCl₄反應(yīng)得到L-MOFs，L-MOFs在羥胺溶液中水解得到吸附劑AMO-MOF，即有機(jī)鏈修飾鋯基MOF吸附劑；有機(jī)鏈修飾鋯基MOF吸附劑用于高效回收吸附溶液中的鉛離子，具有較高的吸附選擇性能，并且可重復(fù)使用。

一種有機(jī)鏈修飾鋯基MOF吸附劑，以5-甲酰基-2-羥基苯甲酸與二氨基馬來(lái)酸反應(yīng)生成的有機(jī)配體L修飾鋯基MOF吸附劑，其結(jié)構(gòu)式為：

所述有機(jī)鏈修飾鋯基MOF吸附劑的方法，具體步驟如下：

(1)將5-甲酰基-2-羥基苯甲酸與二氨基馬來(lái)酸加入到無(wú)水乙醇溶劑中，攪拌溶解得到溶液A，溶液A在溫度353～358K下回流反應(yīng)8～10h，冷卻至室溫，固液分離，固體干燥即得有機(jī)配體L；

(2)將有機(jī)配體L和ZrCl₄溶解至N,N-二甲基甲酰胺中，加入濃鹽酸，在溫度393～398K下回流反應(yīng)46～48h，冷卻至室溫，固液分離，固體經(jīng)N,N-二甲基甲酰胺和無(wú)水乙醇洗滌、浸泡，真空干燥得到前驅(qū)體L-MOF；

(3)將前驅(qū)體L-MOF溶解至羥胺溶液中，在溫度353～358K下回流反應(yīng)22～24h，冷卻至室溫，經(jīng)甲醇和純水洗滌，固液分離，固體經(jīng)真空干燥即得有機(jī)鏈修飾鋯基MOF吸附劑AMO-MOF；

所述步驟(1)5-甲酰基-2-羥基苯甲酸與二氨基馬來(lái)酸的摩爾比為1:5～6。