本发明专利技术公开了一种利用金属有机骨架材料高效吸附并利用光催化去除水体有机药物污染的方法，是以一种高稳定的金属有机骨架材料作为吸附剂，用于吸附去除水体中的有机药物污染，吸收温度为室温，吸收时间为30分钟至1小时。吸附饱和后在水溶液中投加双氧水并加以氙灯照射约4小时用以降解吸附在金属有机骨架表面的有机药物污染物。通过该方法，可以达到98％以上的去除效率并可以在不回收的情况下多次重复使用，能够满足今后日益严格的水质要求。
A metal organic skeleton material and the method of removing organic drug pollution from water body
The invention discloses a method for using metal organic frameworks, adsorption and removal of organic water pollution by photocatalytic drugs, is a kind of high stable metal organic framework materials as adsorbent for adsorption of organic drugs in polluted water, absorption at room temperature, the absorption time is 30 minutes to 1 hours. After the adsorption is saturated, the hydrogen peroxide is added to the aqueous solution and the xenon lamp is irradiated for about 4 hours to degrade the organic drug contaminants adsorbed on the surface of the metal organic skeleton. By this method, more than 98% removal efficiency can be achieved, and it can be used repeatedly without recycling, which can meet the increasingly stringent water quality requirements in the future.
【技术实现步骤摘要】
一种金属有机骨架材料及其去除水体有机药物污染的方法
本专利技术涉及一种金属有机骨架材料及其去除水体有机药物污染的方法，具体而言，涉及一种使用金属有机骨架材料高效吸附并光催化降解水体有机药物污染物的方法，属于环境功能材料
技术介绍
目前，基于不同的去除原理，已经发展出2种去除水体有机药物污染物的材料。一种是以活性炭以及离子交换树脂为代表的吸附材料。这些吸附材料利用静电作用可以吸附去除水中的多种污染物，并在小试及中试中取得了较好的效果。但是，在实际使用中，各种污染物在吸附剂表面的不断积累使得吸附剂在较短的时间内失活，因此需要经常对吸附材料进行再生处理。常见的吸附材料再生方式有高温焚烧、有机溶剂洗脱等。对于前者来说，一般的焚烧容易产生包括二恶英等强致癌物，而等离子焚烧虽然可以完全分解吸附的污染物质但是也会破坏吸附剂的结构使其失活。对于后者来说仅实现了污染物的相转移，从而产生了其他需要处理的危险废弃物。除了吸附剂外，光催化材料也被研究用于水体有机污染物的去除。常见的光催化材料有氧化钛与氧化铋等。这些光催化材料虽然可以有效地分解水中的有机污染物，但是由于吸附能力远弱于以活性碳为代表的吸附剂，且光催化反应速率较慢，需要投加非常高的剂量来获得较高的处理效果。因此在实际应用中鲜见光催化材料的应用。此外，目前污水处理厂的常见的活性炭工艺以及生化工艺无法有效去除这类污染物。目前，卡马西平和氯贝酸都已经在自然水体和饮用水中普遍检出(ng/L～μg/L)，且已经证实这两种药物均可以在长时间内保持理化性质，并在极低的浓度引起生物体的反应，对水生生物具有潜在风险。其中抗癫痫药卡马西平和降血脂药氯贝酸是其中具有代表性的两种药物。但是，摄入的药物中约5-70％无法被生物代谢而随排泄物排出体外，继而进入污水系统，因此生活污水被视作有机药物污染的主要来源。大量的药物及代谢产物被排除生物体外后在污水处理厂汇集。虽然药物类污染物的半衰期不如持久性有机污染物，但是由于不间断的大量排放，导致它们在水环境中保持了比较高的浓度。基于上述课题，专利技术人进行大量研究，完成了本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种使用金属有机骨架材料高效吸附同时光催化降解水体有机药物污染物的方法，该方法能实现对有机药物污染物的高效去除且无需再生，可循环多次利用。本专利技术的目的在于提供一种金属有机骨架材料的制备方法，该方法包括以下步骤：制备初产物的步骤，以1:1:280摩尔比混合含羧基有机配体、金属盐、去离子水，置于消解罐内加热至220℃反应20小时；纯化步骤，将上述初产物置于甲醇溶液中进行超声，旋转离心后去除悬浮液，得到金属有机骨架材料；活化步骤，将上述金属有机骨架材料在80℃下旋转蒸发去除甲醇残留后置于150℃真空干燥箱24小时。本专利技术所述的制备方法，其特征在于，所述含羧基有机配体选自对苯二甲酸、氨基对苯二甲酸或硝基对苯二甲酸。本专利技术所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐选自九水合硝酸铬、无水三氯化铁或六水三氯化铁。本专利技术还提供一种降解水体有机药物污染物的连续式方法，其特征在于：利用本专利技术所述的金属有机骨架材料为吸附材料进行。本专利技术所述的降解水体有机药物污染物的连续式方法，其特征在于：在反应器中，以每克所述金属有机骨架投加1.25毫升双氧水。本专利技术所述的降解水体有机药物污染物的连续式方法，其特征在于：加以350W氙灯照射进行光降解。本专利技术所述的降解水体有机药物污染物的连续式方法，其特征在于：所述降解在弱酸性条件下的PH3～7条件下进行。本专利技术所述的降解水体有机药物污染物的连续式方法，其特征在于：所述水体有机药物包括抗癫痫药或降血脂药中任意一种以上药物。本专利技术所述的降解水体有机药物污染物的连续式方法，其特征在于，所述抗癫痫药为选自苯巴比妥、苯妥英钠、卡马西平、丙戊酸钠中的任意一种以上。本专利技术所述的降解水体有机药物污染物的连续式方法，其特征在于，所述降血脂药为胆酸整合剂、烟酸及其衍生物、贝特类、弹性酶中的任意一种以上。通过本专利技术，是以一种高稳定的金属有机骨架材料作为吸附剂，用于吸附去除水体中的有机药物污染，吸收温度为室温，吸收时间为30分钟至1小时。吸附饱和后在水溶液中投加双氧水并加以氙灯照射约4小时用以降解吸附在金属有机骨架表面的有机药物污染物。通过该方法，可以达到98％以上的去除效率并可以在不回收的情况下多次重复使用，能够满足今后日益严格的水质要求。附图说明图1为MIL-53(M)(M＝Cr、Al、Fe)的XRD谱图；图2示出MIL-53(Cr)激活后的SEM形貌分析；图3示出MIL-53(Fe)激活后的SEM形貌分析；图4示出氯贝酸在MIL-53(Cr)以及MIL-53(Fe)上的降解动力学；图5示出卡马西平在MIL-53(Cr)以及MIL-53(Fe)上的降解动力学；图6示出溶液pH对氯贝酸在MIL-53(Fe)上降解效率的影响图7示出溶液pH对卡马西平在MIL-53(Fe)上降解效率的影响图8示出卡马西平在MIL-53(Fe)表面上的连续降解动力学。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。图1为MIL-53(M)(M＝Cr、Al、Fe)的XRD谱图；图2示出MIL-53(Cr)激活后的SEM形貌分析；图3示出MIL-53(Fe)激活后的SEM形貌分析；图4示出氯贝酸在MIL-53(Cr)以及MIL-53(Fe)上的降解动力学；图5示出卡马西平在MIL-53(Cr)以及MIL-53(Fe)上的降解动力学；图6示出溶液pH对氯贝酸在MIL-53(Fe)上降解效率的影响；图7示出溶液pH对卡马西平在MIL-53(Fe)上降解效率的影响；图8示出卡马西平在MIL-53(Fe)表面上的连续降解动力学。本专利技术的目的在于提供一种金属有机骨架材料的制备方法，该方法包括以下步骤：制备初产物的步骤，以1:1:280摩尔比混合含羧基有机配体、金属盐、去离子水，置于消解罐内加热至220℃反应20小时；纯化步骤，将上述初产物置于甲醇溶液中进行超声，旋转离心后去除悬浮液，得到金属有机骨架材料；活化步骤，将上述金属有机骨架材料在80℃下旋转蒸发去除甲醇残留后置于150℃真空干燥箱24小时。本专利技术所述的制备方法中，所述含羧基有机配体选自对苯二甲酸、氨基对苯二甲酸或硝基对苯二甲酸，但不限于此。本专利技术所述的制备方法中，所述金属盐选自九水合硝酸铬、无水三氯化铁或六水三氯化铁，但不限于此。本专利技术还提供一种降解水体有机药物污染物的连续式方法，其特征在于：利用上述的金属有机骨架材料为吸附材料进行。在反应器中，以每克所述金属有机骨架投加1.25毫升双氧水。在本专利技术所述的降解水体有机药物污染物的连续式方法，其特征在于：加以350W氙灯照射进行光降解，只要能够进行光降解的任何方式均可用于本专利技术，不限于此。所述降解优选在弱酸性条件下进行，更优选在PH3～5条件下进行。在溶液PH在3的条件下，本专利技术中，所述水体有机药物包括抗癫痫药或降血脂药中任意一种以上药物。在生活污水中或工厂废水中，能够处理的所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属有机骨架材料的制备方法，该方法包括以下步骤：制备初产物的步骤，以1:1:280摩尔比混合含羧基有机配体、金属盐、去离子水，置于消解罐内加热至220℃反应20小时；纯化步骤，将上述初产物置于甲醇溶液中进行超声，旋转离心后去除悬浮液，得到金属有机骨架材料；活化步骤，将上述金属有机骨架材料在80℃下旋转蒸发去除甲醇残留后置于150℃真空干燥箱24小时。
【技术特征摘要】
1.一种金属有机骨架材料的制备方法，该方法包括以下步骤：制备初产物的步骤，以1:1:280摩尔比混合含羧基有机配体、金属盐、去离子水，置于消解罐内加热至220℃反应20小时；纯化步骤，将上述初产物置于甲醇溶液中进行超声，旋转离心后去除悬浮液，得到金属有机骨架材料；活化步骤，将上述金属有机骨架材料在80℃下旋转蒸发去除甲醇残留后置于150℃真空干燥箱24小时。2.根据权利要求1所述的金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述含羧基有机配体选自对苯二甲酸、氨基对苯二甲酸或硝基对苯二甲酸。3.根据权利要求1所述的金属有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述金属盐选自九水合硝酸铬、无水三氯化铁或六水三氯化铁。4.一种降解水体有机药物污染物的连续式方法，其特征在于：利用权利要求1至3中任一项所述的金属有机骨架材料为吸附材料进行。5.根据权利要求4所述的降解...
【专利技术属性】
技术研发人员：余刚，刘凯，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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