一种吸附重金属砷的氨基化MOFs材料制备方法技术

一种吸附重金属砷的氨基化MOFs材料制备方法，以硝酸铈铵为引发剂，硝酸溶液为溶剂，以丙烯腈为单体，在MIL‑101表面进行自由基引发的接枝共聚反应，并将四乙烯五胺接枝到MIL‑101上，得到氨基化MIL‑101；具体接枝步骤是：（a）将MIL‑101在50℃真空干燥至恒重，分散于50mL浓度的硝酸溶液中，以磁子搅拌并通氮气除氧;（b）加入引发剂硝酸铈铵及单体丙烯腈，通氮气，恒温加热;（c）通过抽滤获得粗产物;（d）以N，N‑二甲基甲酰胺为溶剂除去反应过程中所产生的均聚物，得接枝共聚物;（e）加入四乙烯五胺中，加入催化剂，通入氮气保护，恒温搅拌反应10h;（f）用去离子水和无水乙醇反复多次洗涤步骤（e）所得产物呈中性；对洗涤后真空干燥至恒重，即得到氨基化MIL‑10。

Preparation of aminated MOFs material for heavy metal arsenic adsorption

A method for the preparation of aminated MOFs material for heavy metal arsenic was prepared by grafting ammonium nitrate as initiator, nitric acid as solvent, acrylonitrile as monomer, grafting copolymerization of free radical on the surface of MIL 101, and grafting four ethylene five amine onto MIL 101 to obtain amino MIL 101. The specific grafting procedure was: (a) MIL 101 at 50 C in vacuum drying to constant weight, dispersed in the nitric acid solution of 50mL concentration, mixed with magneto and nitrogen deoxygenation; (b) adding initiator ceric ammonium nitrate and monomer acrylonitrile, nitrogen gas, constant temperature heating; (c) through the extraction of crude products; (d) removal of the reaction with N, N two methylformamide as solvent The homopolymer produced during the process is grafted copolymer; (E) adding four ethylene five amine, adding catalyst, adding nitrogen protection, stirring at constant temperature to react to 10h; (f) using deionized water and anhydrous ethanol repeatedly washing step (E) to be neutral; after the vacuum drying to constant weight after washing, it is aminated MIL 10.

【技术实现步骤摘要】
一种吸附重金属砷的氨基化MOFs材料制备方法
本专利技术涉及的是一种吸附重金属砷的氨基化MOFs材料制备方法，属于水处理吸附材料制备

技术介绍
Pb2+可通过不同途径的生物富集作用在人或动物体内富集，造成生物体生理功能或基体的损坏，甚至可能导致死亡。因此制备性能优良的吸附剂去除水体中的砷离子是十分必要的。MIL-101是一种现有的金属有机骨架材料（MOFs），具有巨大孔体积及比表面积，且既有介孔结构也有微孔孔道，能稳定存在于空气及水中,是较为理想的吸附材料；但如果直接将MIL-101用于吸附水体中的砷离子，吸附效果不理想，仅仅与其它吸附材料的吸附效果近似，并不具有显著的吸附作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种制备简单，使用方便，通过接枝反应，提高对于水体中Pb2+吸附性能的吸附重金属砷的氨基化MOFs材料制备方法。本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的，一种吸附重金属砷的氨基化MOFs材料制备方法，所述的制备方法是以硝酸铈铵为引发剂，1M的硝酸溶液为溶剂，以丙烯腈为单体，在MIL-101表面进行自由基引发的接枝共聚反应，并将四乙烯五胺接枝到MIL-101上，得到氨基化MIL-101。作为优选：所述的将四乙烯五胺接枝到MIL-101上的具体步骤如下：步骤（a），将0.5gMIL-101在50℃真空干燥至恒重，分散于50mL浓度为1M的硝酸溶液中，水浴温度50℃下，以磁子搅拌并通氮气除氧15min;步骤（b），在上述体系中加入引发剂硝酸铈铵及单体丙烯腈，通氮气并保持50℃，恒温搅拌3h后停止加热;步骤（c），待体系冷却至室温后，通过抽滤获得粗产物，并用去离子水对其进行洗涤呈中性;步骤（d），以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂除去反应过程中所产生的均聚物，得接枝共聚物，于50℃下真空干燥至恒重;步骤（e），将1g接枝共聚物加入50mL的四乙烯五胺中，以AlCl3∙6H2O为催化剂，通入氮气保护，于120℃恒温搅拌反应10h;步骤（f），用去离子水和无水乙醇反复多次洗涤步骤（e）所得产物呈中性，以去除反应溶剂及未反应的四乙烯五胺；最后，对洗涤后产物于50℃下真空干燥至恒重，即得到目标吸附剂，即氨基化MIL-10。作为优选：所述步骤（b）中硝酸铈铵浓度为0.2M/AGU；所述的单体丙烯腈浓度为20M/AGU，反应温度稳定在50℃。所述步骤(e)中，催化剂AlCl3∙6H2O的质量为1.1354g，所述接枝共聚物的接枝率为225%。本专利技术利用MIL-101作为一种优良的MOFs材料，其中心金属Cr上存在的不饱和活性位点四乙烯五胺反应，得到了氨基化的MIL-101，用于去除水体中的砷离子。本专利技术具有制备简单，使用方便，通过接枝反应，提高对于水体中Pb2+吸附性能等特点。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术作详细的介绍：本专利技术所述的一种吸附重金属砷的氨基化MOFs材料制备方法，所述的制备方法是以硝酸铈铵（CAN）为引发剂，1M的硝酸溶液为溶剂，以丙烯腈（AN）为单体，在MIL-101表面进行自由基引发的接枝共聚反应，并将四乙烯五胺(TEPA)接枝到MIL-101上，得到氨基化MIL-101。作为优选的实施例本专利技术所述的将四乙烯五胺(TEPA)接枝到MIL-101上的具体步骤如下：步骤（a），将0.5gMIL-101在50℃真空干燥至恒重，分散于50mL浓度为1M的硝酸溶液中，水浴温度50℃下，以磁子搅拌并通氮气除氧15min;步骤（b），在上述体系中加入引发剂硝酸铈铵（CAN）及单体丙烯腈（AN），通氮气并保持50℃，恒温搅拌3h后停止加热;步骤（c），待体系冷却至室温后，通过抽滤获得粗产物，并用去离子水对其进行洗涤呈中性;步骤（d），以N，N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂除去反应过程中所产生的均聚物，得接枝共聚物(Cell-g-PAN)，于50℃下真空干燥至恒重;步骤（e），将1g接枝共聚物加入50mL的四乙烯五胺中，以AlCl3∙6H2O为催化剂，通入氮气保护，于120℃恒温搅拌反应10h;步骤（f），用去离子水和无水乙醇反复多次洗涤步骤（e）所得产物呈中性，以去除反应溶剂及未反应的四乙烯五胺；最后，对洗涤后产物于50℃下真空干燥至恒重，即得到目标吸附剂，即氨基化MIL-10。作为进一步优选的实施例，本专利技术所述步骤（b）中硝酸铈铵(CAN)浓度为0.2M/AGU；所述的单体丙烯腈(AN)浓度为20M/AGU，反应温度稳定在50℃。所述步骤(e)中，催化剂AlCl3∙6H2O的质量为1.1354g，所述接枝共聚物(Cell-g-PAN)的接枝率为225%。本专利技术所述MIL-101的中心金属铬上存在着大量不饱和活性金属位点，它能与富电子官能团发生螯合作用，因此可通简单的反应将四乙烯五胺接枝到MIL-101上，得到功能基团更为丰富的吸附材料，可提高对于水体中Pb2+的吸附性能。本专利技术所述的吸附材料以MIL-101为基础，通过简单的接枝反应将四乙烯五胺接枝到MIL-101上，得到氨基化MIL-101。该材料制备简单，使用方便，具有较多的可吸附Pb2+的功能基团和良好的稳定性，是理想的吸附水体中Pb2+的吸附材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸附重金属砷的氨基化MOFs材料制备方法，其特征在于所述的制备方法是以硝酸铈铵（CAN）为引发剂，1M 的硝酸溶液为溶剂，以丙烯腈（AN）为单体，在MIL‑101表面进行自由基引发的接枝共聚反应，并将四乙烯五胺 (TEPA)接枝到MIL‑101上，得到氨基化MIL‑101。

【技术特征摘要】
1.一种吸附重金属砷的氨基化MOFs材料制备方法，其特征在于所述的制备方法是以硝酸铈铵（CAN）为引发剂，1M的硝酸溶液为溶剂，以丙烯腈（AN）为单体，在MIL-101表面进行自由基引发的接枝共聚反应，并将四乙烯五胺(TEPA)接枝到MIL-101上，得到氨基化MIL-101。2.根据权利要求1所述的吸附重金属砷的氨基化MOFs材料制备方法，其特征在于所述的将四乙烯五胺(TEPA)接枝到MIL-101上的具体步骤如下：步骤（a），将0.5gMIL-101在50℃真空干燥至恒重，分散于50mL浓度为1M的硝酸溶液中，水浴温度50℃下，以磁子搅拌并通氮气除氧15min;步骤（b），在上述体系中加入引发剂硝酸铈铵（CAN）及单体丙烯腈（AN），通氮气并保持50℃，恒温搅拌3h后停止加热;步骤（c），待体系冷却至室温后，通过抽滤获得粗产物，并用去离子水对其进行洗涤呈中性;步骤（d）...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳小琨，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33