一种高效选择性吸附水溶液中Cr（VI）离子的高稳定DUT-52材料的应用制造技术

本发明专利技术公布了一种能够从水溶液中高效选择性吸附Cr(VI)离子的高稳定DUT

【技术实现步骤摘要】
一种高效选择性吸附水溶液中Cr(VI)离子的高稳定DUT
‑
52材料的应用


[0001]本专利技术属于微纳米材料合成
，具体涉及一种高效选择性吸附水溶液中Cr(VI)离子的高稳定DUT
‑
52材料的应用。

技术介绍

[0002]铬在自然界中主要以+3和+6两种价态存在，其中Cr(VI)离子具有较强的毒性、致突变性和致癌性，可以通过多种途径进入人体各个器官，对身体造成损伤，轻则会引发声音沙哑、鼻粘膜的萎缩，重则就会导致鼻中隔穿孔、肺气肿和肺硬化等病症。目前，Cr(VI)离子的去除方法主要有沉淀法、膜分离法、吸附法、离子交换法、生物处理法和化学氧化法等，以及这些方法的组合应用。上述几种方法有的工程技术难度高、潜在风险大、成本投入大，有的吸附容量低、选择能力弱等问题。吸附法由于具有操作容易、高效、吸附量大且部分吸附剂具有可循环再生等优点被广泛使用，然而活性炭、大孔树脂、天然沸石、分子筛和硅胶等大自然中存在的微孔吸附材料，由于其结构不规则且相对复杂，缺乏用于捕获废水中Cr(VI)离子的官能团或特征结构，并且没有足够大的孔道和纳米笼用于捕获与储存Cr(VI)离子。
[0003]近年来，一类由无机金属离子与有机配体构筑的金属有机框架(Metal organic frameworks，简称MOFs)功能材料，与传统的沸石、分子筛和活性炭相比，具有可调的框架结构、较高的孔隙率、超大的比表面积、良好的稳定性和合成过程简单等优点。从结构上讲，重金属离子进入MOFs材料的纳米孔道或者纳米笼中，会与活性位点发生相互作用，从而实现高效捕获与分离的功能。然而，在实际应用中将面临各种恶劣的环境，要求MOFs材料具有高的热稳定和化学稳定性。到目前为止，只有少量的MOFs材料能够同时具有高的热稳定性和化学稳定性，例如沸石咪唑框架结构(ZIFs)序列、MIL序列、卟啉类MOFs和锆基MOFs材料。
[0004]近年来，高稳定MOFs材料在捕获与分离Cr(VI)离子或重铬酸根等方面取得一些研究进展。例如，王瑞虎等利用中性的联三氮唑配体与AgClO4构筑了一例阳离子型多孔MOFs材料。该材料可通过阴离子交换，高容量、快速地捕获和分离水中的重铬酸根离子(Cr2O
72
‑
)。钱国栋等制备了一例阴离子锆基MOFs材料(ZJU
‑
101)，其比表面为561m
2 g
‑1，比MOF
‑
867的1862m
2 g
‑1低了很多，然而该材料能够通过离子交换从水溶液中选择性吸附与分离Cr2O
72
‑
阴离子且最高吸附量为245mg/g。虽然高稳定MOFs材料在捕获与分离Cr(VI)离子或重铬酸根等方面已经取得一些进展，然而设计和制备高稳定的MOFs材料，并应用于高效的捕获与分离废水中Cr(VI)离子的还非常的少，依然是一项很具有挑战性的工作。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种高效选择性吸附水溶液中Cr(VI)离子的高稳定DUT
‑
52材料的应用，其操作过程简单、重复性及可控性好。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术看的具体技术方案如下：
[0007](1)DUT
‑
52材料的制备
[0008]将ZrCl4(1.03mmol，230mg)加入50mL聚四氟乙烯反应釜中，再加入20mL N,N
’‑
二甲基甲酰胺(DMF)，超声处理5min后，加入2,6
‑
萘二甲酸(216mg，1mmol)超声处理5分钟。向混合溶液中加入3mL醋酸，混合物用超声处理15min，并置于烘箱(120℃)中加热24小时，冷却至室温。然后将所制备的样品离心，用新鲜DMF洗涤3次，用乙醇交换溶剂3次后，干燥并真空活化4h，得到白色粉末状的DUT
‑
52材料。
[0009](2)DUT
‑
52材料在水溶液中吸附Cr(VI)离子的应用
[0010]称取一定量的DUT
‑
52材料，加入到一定体积、一定浓度和一定pH的Cr(VI)离子的水溶液中，在不同温度下振荡不同的时间后，然后用0.45μm疏水聚四氟乙烯膜过滤后，测定Cr(VI)离子的残留浓度，计算其去除率和吸附量。
[0011]进一步地，所述步骤(1)中制备的DUT
‑
52材料具有高的热稳定性和化学稳定性。
[0012]进一步地，所述步骤(2)中基于氢键相互作用，DUT
‑
52材料对水溶液中Cr(VI)离子的最大去除率为96.4％，最大吸附量为120.68mg
·
g
‑1。
[0013]进一步地，所述步骤(2)中DUT
‑
52材料能从抗衡离子种选择性吸附Cr(VI)离子且DUT
‑
52材料具有良好的材料再生能力。
[0014]进一步地，所述步骤(2)中其吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型。
[0015]本专利技术公布了一种能够从水溶液中高效选择性吸附Cr(VI)离子的高稳定DUT
‑
52材料的应用。具体操作如下：(1)利用水热法制备了高稳定的DUT
‑
52材料，并使用XRD、TGA、SEM和XPS对其结构、稳定性和形貌进行表征。(2)设计了单因子实验、动力学实验、热力学实验、竞争离子实验和材料再生实验，系统研究其对水溶液中Cr(VI)离子的吸附过程。(3)基于氢键相互作用，其最大去除率为96.4％，最大吸附量为120.68mg
·
g
‑1，且具有良好的选择性吸附和材料再生。本专利技术制备工艺简单，所制得的材料具有高的化学和热稳定性，重复性好，具有很强的可操作性和实用性，可以应用于废水中Cr(VI)离子的处理，具有潜在的应用前景。
附图说明
[0016]图1DUT
‑
52材料的粉末衍射图和晶体形貌图；
[0017]图2DUT
‑
52材料的热重图；
[0018]图3DUT
‑
52材料的晶体形貌图；
[0019]图4DUT
‑
52材料的晶体结构图；
[0020]图5DUT
‑
52材料的选择性吸附图和材料再生图；
[0021]图6DUT
‑
52材料的最大吸附量和吸附机理图；
具体实施方式
[0022]下面通过实施例，结合附图进一步详细描述本专利技术，但本专利技术并不限于以下实施例。
[0023]本专利技术公布了一种高效选择性吸附水溶液中C(VI)离子的高稳定DUT
‑
52材料的应用。
[0024]主要包括下述步骤：
[0025](1)将ZrCl4(1.03mmol，230mg)加入50mL聚四氟乙烯反应釜中，再加入2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效吸附水溶液中Cr(VI)离子的高稳定的DUT
‑
52材料的应用，主要包括下列步骤：称取一定量的DUT
‑
52材料，加入到一定体积、一定浓度和一定pH的Cr(VI)离子的水溶液中，在不同温度下振荡不同的时间后，然后用0.45μm疏水聚四氟乙烯膜过滤后，测定Cr(VI)离子的残留浓度，计算其去除率和吸附量。2.根据权利要求1所述的应用，其特征是：DUT
‑
52材料具有高的热稳定性和化学稳定性。3.根据权利要求1所述的应...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈燕琼，李启彭，段茹茹，
申请(专利权)人：昭通学院，
类型：发明
国别省市：