[發明專利]一種氨基功能化的MOFs材料及其制備方法和在深度去除污廢水中有機磷的應用

在審

• 申請號: 202211510769.9
• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115722213A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 陳寧怡;王賢樺;潘丙軍;倪臣浩;許玲玲
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;C02F1/66;C02F1/28;C08G83/00;B01J20/30;C02F101/30;C02F101/34
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 龔如朝

本發明公開了一種氨基功能化的MOFs材料及其制備方法和在深度去除污廢水中有機磷的應用，本發明所述氨基功能化的MOFs材料是以鋯為金屬中心，以鹽酸作調節劑，氨基對苯二甲酸為有機配體制備而成的MOFs材料，將其深度去除污廢水中有機磷的應用方法包括：調節含有機磷水體的pH，將水體通過填充有MOFs材料的吸附柱中；當吸附失活后，用堿液浸泡填充材料后再用超純水沖洗至中性，然后用酸液沖洗浸泡進行活化再生，超純水沖洗至中性后低溫烘干。本發明用氨基功能化的MOFs材料對不同有機磷進行處理，水體pH值為5.0±0.1時，且共存有高濃度SO₄^2?、檸檬酸、酒石酸及有機質等競爭物質情況下，仍可使出水中有機磷含量從1 mg/L降低至0.02 mg/L（以P計）以下，出水中未有金屬鋯檢出。

技術領域

本發明屬于磷污染水體修復技術領域，具體涉及一種氨基功能化的MOFs材料及其制備方法和在深度去除污廢水中有機磷的應用。

背景技術

磷是水生生態系統初級生產力的限制性營養元素，其在天然水體中的背景值較低，但隨著人口增長和工業化進程的加快，各種形態的磷被輸入到水體中。在各類輸入源中，污廢水的大規模排放是水體中磷的主要來源，如生產過程中添加的一些人工合成的功能性磷化合物。過量的磷排放會造成水體富營養化和其它水質問題，從而對人類健康和生態安全產生嚴重威脅。通過污水處理廠(WWTP)去除污廢水中的磷是緩解此類環境問題的有效方法。目前，全球范圍內的磷排放限值逐步降低。例如，歐洲一些地區規定的總磷排放標準低至 50 μg/L；美國環境保護署規定，WWTP 出水中的磷含量應低于 0.1 mg/L。這就要求WWTPs 具有更高的除磷能力，來滿足日益嚴格的磷排放標準。

磷在水中的賦存形態多樣、性質各異，按照化學鍵特性分為無機磷和有機磷兩大類。近年來，WWTPs 常用的除磷方法主要有生物法和化學沉淀法等。生物除磷依賴于聚磷菌在厭氧-好氧環境下將水中的磷過量吸收并以多聚磷酸鹽形式儲存在細胞內，通過排放剩余污泥將磷從污水中去除；化學除磷則是通過添加多價金屬鹽與無機磷形成金屬磷酸鹽沉淀，再通過固液分離將磷去除。總體來說，這些常用的除磷方法重點關注正磷酸鹽等無機磷的去除，而對有機磷的去除效果不佳。據報道，在美國波士頓一家同時使用生物和化學除磷工藝的 WWTP 出水中，溶解態有機磷(DOP)占溶解態總磷(TDP)的 26-81% (Science ofthe Total Environment 2015, 511, 47-53)；此外，Liu 等人研究了 WWTP 不同處理工藝對不同磷組分的去除效果，結果表明，生物處理對 DOP 的去除率相對較低，而化學沉淀除磷過程對 DOP 幾乎沒有去除，且在水處理過程中有機磷在總磷中的占比逐漸升高(WaterScience and Technology 2011, 63 (4), 804-810)。因此，磷的去除效率取決于污廢水中磷的形態組成，要實現更低濃度的總磷排放，必須關注有機磷的去除。為此，科學家們開發了多種強化有機磷去除的方法，如光催化氧化、臭氧氧化、微濾和超濾等，但這些方法尚未在WWTPs中得到廣泛應用，從而導致各種形態的有機磷隨污水處理廠(WWTPs)出水排入水環境中，并成為水體富營養化的重要貢獻者，部分有機磷甚至可作為微污染物引發生態系統與人類的健康風險。因此，發展污廢水中有機磷的深度凈化技術具有基礎性意義。