一种吸附水体中抗生素的磁性多孔碳吸附材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种吸附水体中抗生素的磁性多孔碳吸附材料的制备方法，包括以下步骤：将硝酸锌和硝酸钴溶于甲醇得到溶液A；将2‑甲基咪唑溶于甲醇得到溶液B；将溶液B加入到溶液A中搅拌，然后离心分离，再次分散于甲醇后离心，重复两次，干燥后再经真空干燥得到双金属有机框架材料；将双金属有机框架材料置于管式炉中在惰性气体保护下升温煅烧，自然冷却至室温后即可得到磁性多孔碳吸附材料。本发明专利技术选用双金属有机框架为碳源，可利用金属中心离子为催化剂和造孔剂，制备过程简单方便；所得多孔碳吸附材料具有高比表面积，高石墨化程度，磁性特性，可以污染物吸附领域。

Preparation method of magnetic porous carbon adsorption material for adsorbing antibiotics in water body

The invention discloses a preparation method of magnetic porous carbon adsorbent material for adsorbing antibiotics in water, which comprises the following steps: dissolving zinc nitrate and cobalt nitrate in methanol to obtain solution A; dissolving 2 methylimidazole in methanol to obtain solution B; adding solution B to solution A to stir, centrifuge separation, and dispersing again after methanol. The bimetallic organic frame material was obtained by centrifugation, twice drying and vacuum drying. The bimetallic organic frame material was heated and calcined in a tubular furnace under the protection of inert gas, and then cooled to room temperature naturally to obtain magnetic porous carbon adsorption material. The bimetallic organic framework is selected as carbon source, and the metal center ion is used as catalyst and pore-forming agent. The preparation process is simple and convenient. The porous carbon adsorption material has high specific surface area, high graphitization degree and magnetic properties, and can be used in the field of pollutant adsorption.

【技术实现步骤摘要】
一种吸附水体中抗生素的磁性多孔碳吸附材料的制备方法
本专利技术属于材料
，特别涉及一种磁性多孔碳吸附材料及其制备方法。
技术介绍
自然环境中的抗生素作为一种具有生物活性的新型污染物，是“药品和个人护理用品”污染物中的主要种类之一，由于日常的大量频繁性连续输入，在环境中表现为“虚拟持久性”特征，不断富集于各类水体、土壤和底泥中。抗生素及其转换产物的长期存在可能会导致耐药细菌和抗生素抗性基因的传输或传播，会严重影响生态系统及威胁微生态平衡和人类健康，因而对其污染的治理已成为国际研究热点。与一般的工业废水相似，抗生素废水的处理方法也可归纳为下几种：沉淀法、吸附法、光催化降解法、电解法、萃取法、生物处理法等。而这些处理方法中，吸附技术由于其操作简单，去除率高等优点，在水环境治理领域具有巨大的发展潜力。比如：专利CN107081133A公开了一种多孔有机物的制备方法，该材料对四环素类及磺胺类抗生素具有一定的吸附效果。但其回收过程复杂，不易于循环使用。因此，开发成本低、可回收且制备过程简单的吸附材料仍旧是本领域的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种吸附水体中抗生素的磁性多孔碳吸附材料的制备方法，以解决当前水体中抗生素吸附材料制备过程繁琐、可回收性差的难点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种吸附水体中抗生素的磁性多孔碳吸附材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将硝酸锌和硝酸钴溶于甲醇得到溶液A；步骤2，将2-甲基咪唑溶于甲醇得到溶液B；步骤3，将溶液B加入到溶液A中搅拌，然后离心分离，再次分散于甲醇后离心，重复两次，干燥后再经真空干燥得到双金属有机框架材料；步骤4，将步骤3得到的双金属有机框架材料置于管式炉中在惰性气体保护下升温煅烧，自然冷却至室温后即可得到磁性多孔碳吸附材料。优选的，所述硝酸锌和硝酸钴的摩尔比为0.1-50。优选的，所述溶液A中，硝酸锌和硝酸钴总的浓度为0.05-0.15mol/L。优选的，所述硝酸锌和硝酸钴总量与2-甲基咪唑的摩尔比为1：(5-10)。优选的，所述溶液B中，2-甲基咪唑的浓度为0.058-0.142g/mL。优选的，所述步骤3中，干燥的温度为50℃，真空干燥的温度为200℃。优选的，所述步骤4中，煅烧时的目标温度为800℃-1200℃，升温速率为0.5-2℃/min，惰性气体为纯N2或氩气，惰性气体的流速为50-150mL/min。有益效果：本专利技术与现有技术及原料相比由以下突出优点︰(1)选用双金属有机框架为碳源，可利用金属中心离子为催化剂和造孔剂，制备过程简单方便；(2)所得多孔碳吸附材料具有高比表面积，高石墨化程度，磁性特性，可以污染物吸附领域。附图说明图1为实施例1所得的类石墨烯材料的扫描电子显微镜(SEM)照片。具体实施方式本专利技术的一种吸附水体中抗生素的磁性多孔碳吸附材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将硝酸锌和硝酸钴溶于甲醇得到溶液A；其中，硝酸锌和硝酸钴的摩尔比为0.1-50，溶液A中，硝酸锌和硝酸钴总的浓度为0.05-0.15mol/L。硝酸锌在碳化过程中可形成氧化锌，在碳材料形成过程中起制孔剂的作用；而硝酸钴则可形成氧化钴，可催化石墨化，因而可起催化剂的作用，此外，氧化钴还可使多孔碳具有磁性特性。故两者比例对磁性多孔碳材料的比表面积、孔道结构以及石墨化程度具有重要作用。故硝酸锌和硝酸钴的比例需要严格控制，超过上述比例范围，多孔类石墨烯材料的石墨化程度、比表面积及磁性控制不佳。步骤2，将2-甲基咪唑溶于甲醇得到溶液B；其中，硝酸锌和硝酸钴总量与2-甲基咪唑的摩尔比为1：(5-10)。2-甲基咪唑为金属有机框架合成过程中的有机配体，其加入量必须控制在上述范围，低于上述范围的加入量，金属有机框架孔隙率较低，高于上述范围，金属有机框架不易形成。步骤3，将溶液B加入到溶液A中搅拌数小时，然后离心分离，再次分散于甲醇后离心，重复两次，干燥后再经真空干燥得到双金属有机框架材料；步骤4，将步骤3得到的双金属有机框架材料置于管式炉中在惰性气体保护下升温煅烧，自然冷却至室温后即可得到磁性多孔碳吸附材料。煅烧时的目标温度为800℃-1200℃，在该温度区间内双金属金属有机框架发生高温裂解，且氧化锌物种可蒸发去除，氧化钴可催化石墨化，磁性多孔碳吸附材料最终形成；升温速率为0.5-2℃/min，惰性气体为纯N2或氩气，惰性气体的流速为50-150mL/min。下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。根据下述实施例，可以更好的理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。实施例1硝酸锌和硝酸钴溶于60mL甲醇得到溶液A，其摩尔比为0.5；将3.5g2-甲基咪唑溶于60mL甲醇得到溶液B；硝酸锌和硝酸钴总量与2-甲基咪唑的摩尔比为1：8；将溶液B加入到溶液A中搅拌数小时后离心分离后，再次分散于甲醇后离心，重复两次，50℃干燥后再经200℃真空干燥得到双金属有机框架材料；将双金属有机框架材料放置管式炉中，在纯氩气保护下，控制升温速率为2℃/min，纯氩气气体流速为90mL/min，升温至800℃，保温2h后自然冷却，即得磁性多孔碳吸附材料。实施例2硝酸锌和硝酸钴溶于60mL甲醇得到溶液A，其摩尔比为10；5.5g2-甲基咪唑溶于60mL甲醇得到溶液B；硝酸锌和硝酸钴总量与2-甲基咪唑的摩尔比为1：5；将溶液B加入到溶液A中搅拌数小时后离心分离后，再次分散于甲醇后离心，重复两次，50℃干燥后再经200℃真空干燥得到双金属有机框架材料；将双金属有机框架材料放置管式炉中，在纯氮气保护下，控制升温速率为3℃/min，纯氮气气体流速为70mL/min，升温至900℃，保温2h后自然冷却，即得磁性多孔碳吸附材料。实施例3硝酸锌和硝酸钴溶于60mL甲醇得到溶液A，其摩尔比为40；8.5g2-甲基咪唑溶于60mL甲醇得到溶液B；硝酸锌和硝酸钴总量与2-甲基咪唑的摩尔比为1：10；将溶液B加入到溶液A中搅拌数小时后离心分离后，再次分散于甲醇后离心，重复两次，50℃干燥后再经200℃真空干燥得到双金属有机框架材料。将双金属有机框架材料放置管式炉中，在纯氩气保护下，控制升温速率为5℃/min，纯氩气气体流速为50mL/min，升温至1200℃，保温2h后自然冷却，即得磁性多孔碳吸附材料。将实施例1-3制备所得磁性多孔碳吸附材料分别吸附水体中的抗生素，以诺氟沙星为例，具体过程如下：将一定量的吸附材料置于100ml诺氟沙星水溶液中，将其放置振荡器中恒温振荡24h后过滤取样，采用分光光度法测定并计算吸收率，吸附率计算公式如下：吸收率(η)＝(诺氟沙星初始浓度-吸附后诺氟沙星浓度)/诺氟沙星初始浓度结果如下表1：表1样品实施例1实施例2实施例3η869197由表可知，磁性多孔碳吸附材料对诺氟沙星的吸收率较高，因而可以证明该材料对抗生素具有较佳的吸附能力。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸附水体中抗生素的磁性多孔碳吸附材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，将硝酸锌和硝酸钴溶于甲醇得到溶液A；步骤2，将2‑甲基咪唑溶于甲醇得到溶液B；步骤3，将溶液B加入到溶液A中搅拌，然后离心分离，再次分散于甲醇后离心，重复两次，干燥后再经真空干燥得到双金属有机框架材料；步骤4，将步骤3得到的双金属有机框架材料置于管式炉中在惰性气体保护下升温煅烧，自然冷却至室温后即可得到磁性多孔碳吸附材料。

【技术特征摘要】
1.一种吸附水体中抗生素的磁性多孔碳吸附材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，将硝酸锌和硝酸钴溶于甲醇得到溶液A；步骤2，将2-甲基咪唑溶于甲醇得到溶液B；步骤3，将溶液B加入到溶液A中搅拌，然后离心分离，再次分散于甲醇后离心，重复两次，干燥后再经真空干燥得到双金属有机框架材料；步骤4，将步骤3得到的双金属有机框架材料置于管式炉中在惰性气体保护下升温煅烧，自然冷却至室温后即可得到磁性多孔碳吸附材料。2.根据权利要求1所述的吸附水体中抗生素的磁性多孔碳吸附材料的制备方法，其特征在于：所述硝酸锌和硝酸钴的摩尔比为0.1-50。3.根据权利要求1或2所述的吸附水体中抗生素的磁性多孔碳吸附材料的制备方法，其特征在于：所述溶液A中，硝酸锌和硝酸钴总的浓度为0.05-0.15mo...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧，韩香云，全桂香，严金龙，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32