[發(fā)明專(zhuān)利]一種金屬有機(jī)吸附劑及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310338898.2
• 申請(qǐng)日: 2023-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116586044A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王仕興;張德坤;付立康;張利波;王帥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/26
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;B01J20/02;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)明涉及一種金屬有機(jī)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)明利用對(duì)苯二甲醛和氨基硫脲縮合反應(yīng)，再接入3?甲?；?4?羥基苯甲酸中形成有機(jī)配體，將有機(jī)配體與ZrCl₄組合制備金屬有機(jī)吸附劑；金屬有機(jī)吸附劑可用于靶向去除溶液中的銅離子；金屬有機(jī)吸附劑對(duì)銅離子的吸附率可達(dá)為98.5％，重復(fù)5次后，銅離子的吸附率也可達(dá)89.71％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬有機(jī)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)

銅作為常見(jiàn)重金屬，難以降解轉(zhuǎn)移，容易在耕地水土中富集，并進(jìn)入人類(lèi)食物鏈最終對(duì)人類(lèi)生命健康造成巨大傷害，已被列為優(yōu)先控制的環(huán)境污染物之一。銅具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、延展性、耐腐蝕性、耐磨性，且能與其他金屬形成性能多樣化的合金，也被廣泛地應(yīng)用于電氣、輕工、機(jī)械制造、建筑工業(yè)、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域。但隨著銅的廣泛應(yīng)用，所帶來(lái)的銅污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。

許多研究者一直在尋找從水中去除銅(II)離子的有效方法。目前，用于銅離子廢水處理的方法主要有吸附法、反滲透法、電凝聚法、離子交換法和化學(xué)沉淀混凝法等。反滲透法需要高壓設(shè)備，原水利用率只有75-80％。膜要定期清洗。離子交換法可能會(huì)造成二次污染，交換進(jìn)入的離子需要二次去除，難度較高。電凝聚法需要較高的能量消耗，經(jīng)濟(jì)效益低下?；瘜W(xué)沉淀法會(huì)導(dǎo)致水體土壤二次污染，且除去效果難穩(wěn)定，后續(xù)處理復(fù)雜。

目前，活性炭、生物材料、樹(shù)脂等多種吸附劑得到了廣泛的應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)吸附劑有許多缺點(diǎn)，如吸附能力低、選擇性和重復(fù)性。活性炭吸附選擇性低，生物吸附劑穩(wěn)定性差，吸附能力低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有吸附銅(II)離子的吸附劑選擇性較差、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差等問(wèn)題，提出了一種金屬有機(jī)吸附劑及其制備方法與應(yīng)用，利用對(duì)苯二甲醛和氨基硫脲縮合反應(yīng)，再接入3-甲酰-4-羥基苯甲酸中形成有機(jī)配體，將有機(jī)配體與ZrCl₄組合制備金屬有機(jī)吸附劑；金屬有機(jī)吸附劑可用于靶向去除溶液中的銅離子；金屬有機(jī)吸附劑對(duì)銅離子的吸附率可達(dá)為98.5％，重復(fù)5次后，銅離子的吸附率也可達(dá)89.71％。

一種金屬有機(jī)吸附劑，利用對(duì)苯二甲醛和氨基硫脲縮合反應(yīng)，再接入3-甲?；?4-羥基苯甲酸中形成有機(jī)配體，將有機(jī)配體與ZrCl₄組合制備金屬有機(jī)吸附劑，其結(jié)構(gòu)式為：

所述金屬有機(jī)吸附劑的制備方法，具體步驟如下：

(1)將對(duì)苯二甲醛與氨基硫脲加入到甲醇溶劑中，攪拌溶解得到溶液A，溶液A中加入催化劑冰乙酸，然后在溫度60～65℃下攪拌反應(yīng)12～24h，冷卻至室溫，固液分離，并在甲醇中重結(jié)晶得到對(duì)苯二甲醛縮二氨基硫脲，進(jìn)行真空干燥；反應(yīng)方程式如下：

(2)將真空干燥的對(duì)苯二甲醛縮二氨基硫脲和3-甲?；?-羥基苯甲酸超聲溶解至乙醇-DMF混合溶液中，在溫度60～65℃下攪拌反應(yīng)12～24h，再加入四氯化鋯，升溫至溫度125～135℃下攪拌反應(yīng)48-72h，冷卻至室溫，固液分離，固體經(jīng)洗滌、浸泡，真空干燥即得金屬有機(jī)吸附劑；反應(yīng)方程式如下：

所述步驟(1)對(duì)苯二甲醛與氨基硫脲的摩爾比為1:0.5～1。

所述步驟(1)溶液A中對(duì)苯二甲醛的摩爾濃度為0.1～0.5mmol/mL。

所述步驟(1)催化劑冰乙酸與溶液A的體積比為0.5～1:50。

所述步驟(2)對(duì)苯二甲醛縮二氨基硫脲和3-甲酰基-4-羥基苯甲酸的摩爾比為1:0.8～1.2。

所述步驟(2)乙醇-DMF混合溶液中乙醇與DMF的體積比為1:3～4。