一种纳米多孔三硝基苯酚吸附剂及其制备与吸附方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米多孔三硝基苯酚吸附剂及其制备与吸附方法，将无机铁盐溶于20毫升二次蒸馏水中，使其浓度为0.02‑0.5 M,混合后得到溶液A；将羧基衍生物溶于20毫升有机溶剂中，使其浓度为0.02‑0.2 M，混合后得到溶液B；将溶液A和溶液B在常温下混合搅拌30‑50分钟后移到带油浴回流装置的烧瓶中，在110‑140摄氏度下加热回流2‑4小时，然后抽滤得到褐色滤饼；上述褐色滤饼清洗、干燥得到目标吸附剂固体粉末。常温下吸附剂吸附三硝基苯酚实验结果表明：吸附快可在40分钟内达到吸附平衡，最大吸附量为166.69 mg.g

Nano porous three nitro phenol adsorbent and preparation and adsorption method thereof

The invention discloses a nano porous three nitro phenol adsorption agent and preparation and adsorption method, the inorganic iron salts dissolved in 20 ml of distilled water for two times, the concentration of 0.02 0.5 M, after mixing to obtain solution A; the carboxyl derivative is dissolved in 20 ml of organic solvent, the concentration of 0.02 0.2 M mixed to obtain B solution; the solution A and the solution B at room temperature, mixing 30 50 minutes after the shift to take oil bath reflux device in flask, in 110 140 degrees Celsius 2 refluxed for 4 hours, and then filtering to get brown cake; the brown cake washing and drying to obtain the target solid adsorbent powder. The adsorbent three nitro phenol experimental results show that under normal temperature adsorption: fast adsorption adsorption equilibrium could be reached in 40 minutes, the maximum adsorption capacity of 166.69 mg.g

【技术实现步骤摘要】
一种纳米多孔三硝基苯酚吸附剂及其制备与吸附方法
本专利技术涉及一种水体中三硝基苯酚吸附剂制备方法，属于无机纳米多孔材料吸附剂领域，特别是一种纳米多孔三硝基苯酚吸附剂及其制备与吸附方法。
技术介绍
环境水体中含−OH,−NO2芳香有机污染物的危害是一个十分严重的环境污染问题。三硝基苯酚广泛应用于生产烟花、皮革和染料等行业。工业排放废水中的三硝基苯酚水溶性高，容易导致附近的土壤和水生系统的污染，造成严重的环境危害，甚至在极低的浓度下也会对人体造成严重的皮肤、眼睛、肝脏、肾脏和呼吸系统的健康问题。因此有效去除工业废水中的三硝基苯酚一项重要和紧迫的研究课题。传统处理有机污染物的方法有化学沉淀法、电解法、膜处理法、混合处理法等，这些方法在处理低浓度（小于100mg.L-1）有机污染物废水存在工艺复杂、操作繁琐、运行费用高、易产生二次污染等弊端。再者，三硝基苯酚具有较高的缺电子特性及高的化学稳定性，其很难通过生物或化学降解的方法有效去除。吸附作为一种有效的去除废水有机污染物的传统方法，它具有能耗低、操作条件温和、操作简单等优点在实际中应用广泛。目前，开展三硝基苯酚的微量检测较多，而对其在水体中的吸附去除研究较少。文献调研发现，已报道的吸附三硝基苯酚的吸附量都有待提高，如HasanUslu等采用XAD-16聚合物树脂作为吸附剂研究吸附三硝基苯酚，其吸附量只有60.97mg.g-1[1]；S.K.Srivastava采用蔗渣粉煤灰吸附三硝基苯酚，吸附量为74.07mg.g-1[2]；张正国报道的葵花盘基炭材料吸附三硝基苯酚吸附量为95.57mg.g-1[3]。如何采用简易方法制备对三硝基苯酚具有高选择性、高吸附量的吸附剂具有重要的实际应用价值。纳米级有机－无机框架化合物材料具有化学成分(结构)可定向调控、巨大比表面积、规则孔洞可调至纳米级及表面易修饰等众多性能，其在吸附有机污染物显示出独特的活性。三硝基苯酚作为一种典型的剧毒、易爆炸的有机污染源，采用新型的纳米有机－无机框架化合物材料作为吸附剂未见文献报道。[1]HasanUslu&GökselDemir,InvestigationofefficiencyofamberliteXAD-16onadsorptionof2,4,6-trinitrophenol(TNP),DesalinationandWaterTreatment,39(2012)88–94[2]S.K.Srivastava,V.K.Gupta,N.Johri,D.Mohan,Removalof2,4,6-trinitrophenolusingbagasseflyash—Asugarindustrywastematerial,IndianJournalofChemicalTechnology,1995,2:333-336[3]张正国，葵花盘基炭材料对三硝基苯酚的吸附性能，计算机与应用化学，2015,32(2):199-202。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高吸附量的处理水体中三硝基苯酚吸附剂及其制备与吸附方法。为实现上述目的，本专利技术的解决方案是：一种纳米多孔三硝基苯酚吸附剂，其为纳米有机-无机框架化合物NH2-MIL-88B吸附剂，所述的吸附剂为纳米两头尖棒状形貌。一种制备纳米多孔三硝基苯酚吸附剂的制备方法，其具体步骤为：步骤1、将含有无机铁盐的水溶液与含有羧酸衍生物的有机溶液混合，并室温搅拌30-50分钟；步骤2、将步骤1所得混合溶液装入带回流装置的烧瓶中；步骤3、将步骤2所得反应液在在110-140摄氏度下加热回流2-4小时，过滤、洗涤、干燥即得NH2-MIL-88B吸附剂。所述步骤1中是将无机铁盐溶于20毫升二次蒸馏水中，使其浓度为0.02-0.5M，混合后得到溶液A；将羧基衍生物溶于20毫升有机溶剂中，使其浓度为0.02-0.2M，混合后得到溶液B；溶液A和溶液B混合。所述步骤1中的无机铁盐为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁。所述步骤1中的羧基衍生物为对氨基苯甲酸，2-氨基对二苯甲酸，或2，5-二氨基对二苯甲酸。所述步骤1中的有机溶剂为无水乙醇、甲醇，N,N-二甲基甲酰胺或者它们的混合液。所述步骤2中将步骤1所得溶液混合搅拌30-50分钟后移到带油浴回流装置的烧瓶中。所述步骤3中将步骤2所得反应液在110-140摄氏度下加热回流2-4小时，然后抽滤得到褐色滤饼；将褐色滤饼用蒸馏水清洗2次，再用有机溶剂清洗2次，然后80摄氏度真空干燥1-2小时得到NH2-MIL-88B吸附剂固体粉末。所述步骤3中的有机溶剂为乙醇或N,N-二甲基甲酰胺。一种纳米多孔材料吸附三硝基苯酚剂的吸附方法，其具体为：（1）吸附动力学实验：室温下，称取三份0.10g吸附剂分别加入到200ml含质量浓度为25，30，35mg.L-1三硝基苯酚溶液的吸附瓶中，以350转/分速度磁力搅拌，每隔一段时间取样、离心并在紫外－可见分光光度计(WFZUV-2000)测定清夜中三硝基苯酚的质量浓度，根据各时刻质量浓度的变化分别计算各时刻的吸附量；每时刻浓度及吸附量计算公式如下：其中，A0和A分别代表初始和某时刻三硝基苯酚最大吸收波长下的吸光度；C0和C(mg/L)代表初始和某时刻三硝基苯酚的浓度；Q(mg/g)是某时刻吸附剂吸附三硝基苯酚的吸附量；V(mL)是三硝基苯酚溶液的体积，而m(g)吸附剂的质量；（2）吸附等温方程实验：室温下，分别在8个吸附瓶中配置质量浓度为10，12.5，15，17.5，20，25，30，35mg.L-1三硝基苯酚溶液100ml，分别称取0.05g吸附剂加入到上述8个浓度的吸附瓶中，以350转/分速度磁力搅拌60-90分钟并达到吸附平衡；然后取样、离心并通过紫外-可见分光光度计分别检测各清液浓度；通过各原不同浓度溶液吸附前后浓度变化计算各溶液达到平衡的平衡浓度及平衡吸附量。采用上述方案后，本专利技术采用纳米有机-无机框架化合物材料作为吸附剂吸附去除水体中的三硝基苯酚，可为废水中三硝基苯酚的去除提供一种有效、简易、廉价的去除途径，该NH2-MIL-88B吸附剂在室温下可快速、有效去除三硝基苯酚，40分钟可达到吸附平衡，最大吸附量可达166.69mg.g-1。本专利技术吸附剂对三硝基苯酚选择性高、吸附量大，而且吸附过程操作简单，时间短，生产过程稳定性好，适用于大规模工业生产，具有很好的应用前景。附图说明图1是NH2-MIL-88B样品的XRD谱图；图2是NH2-MIL-88B样品的SEM形貌图(a,b),TEM形貌图(c)和EDS谱图；图3是吸附剂吸附不同浓度三硝基苯酚动力学曲线；图4是吸附剂吸附三硝基苯酚等温方程曲线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详述。本专利技术揭示了一种纳米多孔三硝基苯酚吸附剂，其为纳米有机-无机框架化合物NH2-MIL-88B吸附剂，所述的吸附剂为纳米两头尖棒状形貌，比表面积大，可快速有效吸附水体中三硝基苯酚。其具体制备方法为：步骤1、将含有无机铁盐的水溶液与含有羧酸衍生物的有机溶液混合，并室温搅拌30-50分钟；具体是将无机铁盐溶于20毫升二次蒸馏水中，使其浓度为0.02-0.5M，混合后得到溶液A；将羧基衍生物溶于20毫升有机溶剂中，使其浓度为0.02-0.2M，混合后得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米多孔三硝基苯酚吸附剂，其特征在于：其为纳米有机‑无机框架化合物NH

【技术特征摘要】
1.一种纳米多孔三硝基苯酚吸附剂，其特征在于：其为纳米有机-无机框架化合物NH2-MIL-88B吸附剂，所述的吸附剂为纳米两头尖棒状形貌。2.一种制备纳米多孔三硝基苯酚吸附剂的制备方法，其具体步骤为：步骤1、将含有无机铁盐的水溶液与含有羧酸衍生物的有机溶液混合，并室温搅拌30-50分钟；步骤2、将步骤1所得混合溶液装入带回流装置的烧瓶中；步骤3、将步骤2所得反应液在在110-140摄氏度下加热回流2-4小时，过滤、洗涤、干燥即得NH2-MIL-88B吸附剂。3.如权利要求2所述的一种制备纳米多孔三硝基苯酚吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中是将无机铁盐溶于20毫升二次蒸馏水中，使其浓度为0.02-0.5M，混合后得到溶液A；将羧基衍生物溶于20毫升有机溶剂中，使其浓度为0.02-0.2M，混合后得到溶液B；溶液A和溶液B混合。4.如权利要求3所述的一种制备纳米多孔三硝基苯酚吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的无机铁盐为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁。5.如权利要求3所述的一种制备纳米多孔三硝基苯酚吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的羧基衍生物为对氨基苯甲酸，2-氨基对二苯甲酸，或2，5-二氨基对二苯甲酸。6.如权利要求3所述的一种制备纳米多孔三硝基苯酚吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的有机溶剂为无水乙醇、甲醇，N,N-二甲基甲酰胺或者它们的混合液。7.如权利要求2所述的一种制备纳米多孔三硝基苯酚吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中将步骤1所得溶液混合搅拌30-50分钟后移到带油浴回流装置的烧瓶中。8.如权利要求2所述的一种制备纳米多孔三硝基苯酚吸附剂的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鸿旭，陈建华，张燕辉，郑子山，
申请(专利权)人：闽南师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35