用于去除碘氧阴离子的金属有机骨架制造技术

本发明专利技术提供了金属有机骨架(MOF)在从液体或液体料流中去除特定化学物种或化合物，具体地碘酸盐的氧阴离子中的用途。在一些实施例中，该MOF是基于Zr的MOF，如NU

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于去除碘氧阴离子的金属有机骨架


[0001]本专利技术和其实施例涉及从液体中去除给定化学物种。具体地，本专利技术和其实施例涉及具有适于从液体料流中去除如碘氧阴离子等氧阴离子的特定特性的金属有机骨架的用途。

技术介绍

[0002]核公用事业面临的挑战是去除显著促进或驱动剂量、放射性废物的产生、环境废水废物问题和材料降解问题的若干杂质。类似地，基于化石的发电设施面临着以下挑战：来自烟气脱硫和洗涤器、炉边洗涤和锅炉清洗操作废水的监管排放要求的挑战以及由于煤堆径流和灰池浸出液导致的地下水修复要求的。由于与捕获和与其它杂质竞争机制相关的因素，当前技术(例如，离子交换)缺乏将这些杂质去除，以达到所需程度的能力。
[0003]最近开发的隔离介质提供了装饰在树脂主链上的有机金属配体(否则在将携带阳离子交换基团的位置中)，这些有机金属配体显著改善了去除如钴等阳离子分析物的介质。不幸的是，此类配体不能容纳主题水料流中存在的较大几何形状的如硒等氧阴离子物种。例如，离子交换和吸附技术通常用于捕获在水料流中的化学杂质。然而，这些技术有若干显著的缺点。这些技术是非特异性的(即，在一定程度上将捕获许多不同的物种)，受竞争影响(即，较高浓度的物种将占主导地位)，并且是可逆的(即，所捕获的物种将在水条件发生变化的情况下释放)。
[0004]从水料流中去除硒是备受关注的。硒是一种天然存在的元素，其在低浓度下对人类健康至关重要。然而，在所有必需元素中，硒介于膳食缺乏(<40微克/天)与毒性(>400微克/天)之间的范围最为有限。硒通过多种不同的来源，如农业径流、采矿、工业生产和烟气脱硫工艺进入水道。由于缺乏与毒性之间的范围较窄，因此监测和控制饮用水中生物可利用硒的量非常重要。美国环境保护署认识到硒的危害并且规定饮用水中硒的最高可接受水平为50ppb。然而，在最近的提案中，监管计划将硒排放要求降低到14ppb，并且然后再降低到10ppb，从而使得许多烟气脱硫废水净化设施目前的操作无法在没有典型的离子交换或吸附工程单元操作以外的方法的情况下达到此类纯度。
[0005]硒可以以有机和无机两种形式存在，但是如亚硒酸盐(SeO
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)和硒酸盐(SeO
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)等无机物种的高溶解度以及因此的生物利用度使得这些阴离子成为修复技术的主要焦点。已经探索了从水中去除亚硒酸盐和硒酸盐的许多技术，包含使用竖直流湿地和生物反应器，但高昂的启动成本和尺寸要求限制了这些技术的应用。已经研究的替代性方法涉及使用吸附介质吸收和去除不想要的无机硒。氧化铁(赤铁矿、针铁矿和水铁矿)已经被广泛研究作为水溶液中亚硒酸盐和硒酸盐的潜在吸附剂。这些基于铁的材料的表面积非常小，这意味着由于缺乏可用的吸附位点而浪费了大量材料。由于亚硒酸盐阴离子与氧化铁表面之间形成内球络合物，氧化铁也往往对亚硒酸盐去除有效，而硒酸盐去除不够充分是因为仅微弱的外球相互作用发生。
[0006]此外，在核电站的某些情况下，也可能需要从水中或水料流中去除其它氧阴离子，
如废液料流或污染液体，如具有放射性氧阴离子的液体。此类其它氧阴离子包含来自与核燃料工厂相关联的水中的锑、铅和碘酸盐的氧阴离子，在一些情况下可能也是一个问题。
[0007]因此，需要一种新型技术来有效且高效地从水和其它液体料流，如其它工业水基料流或储存以供处理的一定量液体中去除特定杂质，如氧阴离子，包含硒、锑、铅、碘酸盐和其它的氧阴离子。需要此类技术在存在其它竞争物种或可能竞争去除的物种的情况下去除这些杂质，由此有效地降低用于去除的物种的去除效率。还需要此类技术以特异性用于捕获该杂质并且使任何可逆性最小化或从捕获中释放的方式去除这些杂质，由此使其具有更高的结合能。具体地，需要不同类型的结构介质来具体地解决低水平的特定物种的去除，如硒的水性氧阴离子，其中足够高的结合能以在分析物浓度降低而竞争对手浓度同时升高时维持接近不可逆的摄取。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了金属有机骨架(MOF)在从液体或液体料流中去除特定化学物种或化合物，具体地氧阴离子中的用途。在一些实施例中，经去除的氧阴离子包含例如硒，包含亚硒酸盐(SeO
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)和硒酸盐(SeO
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)的氧阴离子；锑的氧阴离子，包含Sb[III](亚锑酸盐)或Sb[V](锑酸盐)氧化还原状态下的氧阴离子；铅的氧阴离子，包含Pb[II]或Pb[IV]氧化还原状态下，如Pb(OH)
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、Pb(OH)
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、PbO
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和PbO
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的氧阴离子；以及碘，如IO3‑
(碘酸盐)的氧阴离子。
[0009]在一个实施例中，本专利技术提供了金属有机骨架用于从如工业工艺液体料流等液体料流，包含例如废水料流或储存以供处理的给定量的液体中去除氧阴离子，如上述的氧阴离子的用途。具体地，本专利技术提供了一种降低液体料流或液体中氧阴离子的浓度的方法，该方法包括：使包括氧阴离子的液体料流或液体与包括分子式为Zr6(μ3‑
O)4(μ3OH)4(OH)4(H2O)4(TBAPy)2的MOF的结构接触，其中TBAPy为1,3,6,8
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四(对苯甲酸)芘(被称为NU
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1000)；以及通过与MOF结构的锆衍生的节点特征结合，或通过与拴系到MOF的节点的专门配体结合，并提供对氧阴离子摄取有选择性的配体或两者，将氧阴离子中的至少一部分络合到金属有机骨架上，由此降低液体料流或液体中氧阴离子的浓度。NU
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1000降低水中氧阴离子的浓度的能力提供了环境上更能接受的水料流。在其它实施例中，在激活前分子式为Zr6O5(OH)3(BTC)2(HCOO)5(H2O)2的其中BTC为1,3,5
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苯三甲酸酯的MOF
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808可以以类似的方式使用，并且在激活后分子式为Zr6(μ3‑
O)4(μ3‑
OH)4(BTC)2(OH)6(H2O)6的其中BTC＝1,3,5
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苯三甲酸酯的MOF
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808可以以类似的方式使用。
[0010]本专利技术的特征还在于当料流还包括竞争物种，如硫或硼的氧阴离子以及出于电荷平衡的目的而存在于节点摄取点附近的局部流体中的钠离子时，将水性液体料流或液体中氧阴离子的浓度降低到超低水平的另外的能力，其中竞争物种是那些竞争MOF上的节点吸附位点而使得即使当此类竞争物种的浓度最初超过用于去除的氧阴离子的流出物浓度，在一些实施例中超过相当大的因子时，这些氧阴离子流出物浓度仍能够维持处于较低水平的物种。本专利技术进一步实现了所需的流出物氧阴离子浓度，即使温度从室温升高到典型的发电厂中更经常遇到的冷凝冷却水的处理温度。本专利技术还包含潜在的实施例，其中本领域技术人员应能够应用已知的方法论通过在之前暴露于氧阴离子的基于M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于降低来自液体料流的碘的氧阴离子浓度的方法，所述方法包括：使包括碘的氧阴离子的液体料流与基于锆的金属有机骨架接触；以及使所述碘的氧阴离子与所述基于锆的金属有机骨架络合，由此降低所述液体料流中所述碘的氧阴离子的浓度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体料流包括来自核电站的液体料流。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述接触使用脱盐器进行。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述基于锆的金属有机骨架安置于基材上。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述基材包括多个聚丙烯珠粒。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述基材包括宏观织物...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：电力研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：