一种磁性金属有机骨架复合材料及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供一种磁性金属有机骨架复合材料及其制备方法、应用，包括：获取Fe3O4微球；然后将Fe3O4微球和FeCl3·

【技术实现步骤摘要】
一种磁性金属有机骨架复合材料及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，且特别涉及一种磁性金属有机骨架复合材料及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]未经有效处置的含有机砷农药或畜禽添加剂/排泄物的污染水引发的水生态环境中砷浓度升高已成为全球关注的焦点。农业和畜禽业排放的含有机砷废物和畜禽排泄物可通过土壤、径流、污泥、空气等媒介在生态环境系统进行迁移和转化。有机砷在生物作用与反作用下可降解和转化为毒性极强的As(III)/As(V)，继而可通过含砷谷类食物或者植物进入动物和人体，从而对生态环境系统和人类健康构成严重威胁。其中，苯砷酸类饲料添加剂因其具有刺激动物生长、抗菌及抗寄生虫等药理作用，而被广泛应用于畜禽养殖业。该苯砷酸类饲料添加剂的成分主要为洛克沙砷(ROX)和阿散酸(p
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ASA)。因此，研发一种高效去除环境中有机砷污染物的适用技术，使之在转化为毒性更强的无机砷之前去除对水环境保护和安全具有重要意义。
[0003]目前，去除水体中有机砷的工艺研究主要集中在吸附法、氧化法和微生物降解方面。吸附法因去除过程不产生毒性更强的无机砷以及工艺过程易于操作的特点而备受关注，是水体去污工艺中最具潜力的有机砷去除技术。金属有机框架(MOFs)是一种新兴的纳米多孔材料，具有合成简单、孔隙率高、功能化等特点，污染物与MOFs(活性位点或功能基团)之间的相互作用使其可作为水净化中的吸附剂。然而，因MOFs材料为粉末状材料使得其在水环境应用中面临难分离回收等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种磁性金属有机骨架复合材料，该磁性金属有机骨架复合材料能够高效吸附水中的有机砷，且易于回收。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种磁性金属有机骨架复合材料的制备方法，该方法制备工艺简单且参数可控，适用于工业化大规模生产。
[0006]本专利技术的第三个目的在于提供磁性金属有机骨架复合材料在去除水体有机砷中的应用，该复合材料适用pH范围广，可直接用于大部分自然水体中有机砷的去除。
[0007]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0008]本专利技术提出一种磁性金属有机骨架复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、获取Fe3O4微球；
[0010]S2、将所述Fe3O4微球和FeCl3·
6H2O加入N,N
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二甲基甲酰胺溶液中，超声5～15min，得到第一溶液；
[0011]S3、将对苯二甲酸溶于N,N
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二甲基甲酰胺溶液中，超声5～15min，得到第二溶液；
[0012]S4、将所述第二溶液倒入所述第一溶液中，超声5～15min后，转移至反应釜中进行水热反应，收集，清洗、干燥后，得到Fe3O4@MIL
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101复合材料。
[0013]本专利技术提出一种磁性金属有机骨架复合材料，其根据上述的制备方法制得。
[0014]本专利技术还提出上述的磁性金属有机骨架复合材料在去除水体有机砷中的应用。
[0015]本专利技术实施例的磁性金属有机骨架复合材料及其制备方法、应用的有益效果是：
[0016]本专利技术采用溶剂热一锅合成法制备得到结构稳定的Fe3O4@MIL
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101复合材料。该磁性金属有机骨架复合材料的有机砷吸附量大，能够用于高效去除水体中的有机砷，而且可通过外部磁场将吸附有机砷的Fe3O4@MIL
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101复合材料从污染水源中简单快速地分离回收，从而解决了MOFs粉末材料难回收和吸附后二次污染等问题。此外，Fe3O4@MIL
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101复合材料适用的pH范围广，可将其直接用于大部分自然水体中有机砷的去除，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例1的Fe3O4@MIL
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101复合材料的XRD图；
[0019]图2为本专利技术实施例1的Fe3O4@MIL
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101复合材料的磁滞回线图；
[0020]图3为本专利技术实施例1的Fe3O4@MIL
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101复合材料和吸附有机砷的Fe3O4@MIL
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101复合材料的FT
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IR图；
[0021]图4为pH对实施例1的Fe3O4@MIL
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101复合材料的影响图；
[0022]图5为本专利技术实施例1的Fe3O4，MIL
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101和Fe3O4@MIL
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101复合材料的吸附动力学曲线图；
[0023]图6为本专利技术实施例1的Fe3O4@MIL
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101复合材料的吸附等温曲线图；
[0024]图7为Fe3O4@MIL
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101复合材料的制备流程图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0026]下面对本专利技术实施例的磁性金属有机骨架复合材料及其制备方法、应用进行具体说明。
[0027]参照图7所示，本专利技术实施例提供的一种磁性金属有机骨架复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0028]S1、获取Fe3O4微球。
[0029]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，获取Fe3O4微球的步骤包括：
[0030]S11、将无水FeCl3和二水合柠檬酸钠溶解于乙二醇中并搅拌，然后加入无水乙酸钠搅拌50～70min，得到黄色悬浊液。其中，所述无水FeCl3、所述二水合柠檬酸钠和所述乙二醇的质量体积比为3～3.5：1：90～110(g/g/mL)，所述二水合柠檬酸钠和所述无水乙酸钠的质量比为1：5.5～6.5。优选地，无水FeCl3、二水合柠檬酸钠和乙二醇的质量体积比为
3.25：1：100(g/g/mL)，二水合柠檬酸钠和无水乙酸钠的质量比1：6。
[0031]S12、将所述黄色悬浊液转移至反应釜中在180～220℃下反应10～14h，分离、清洗、干燥，得到所述Fe3O4微球。优选地，反应温度为200℃，反应时间为12h。
[0032]分离、清洗、干燥的具体步骤包括：通过外部磁场对所述水热反应生成的黑色粉末进行分离，接着依次用乙醇和超纯水清洗2～4次，然后在55～65℃真空干燥箱内干燥22～26h，得到所述Fe3O4微球。优选地，干燥温度为60℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性金属有机骨架复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取Fe3O4微球；S2、将所述Fe3O4微球和FeCl3·
6H2O加入N,N
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二甲基甲酰胺溶液中，超声5～15min，得到第一溶液；S3、将对苯二甲酸溶于N,N
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二甲基甲酰胺溶液中，超声5～15min，得到第二溶液；S4、将所述第二溶液倒入所述第一溶液中，超声5～15min后，转移至反应釜中进行水热反应，收集，清洗、干燥后，得到Fe3O4@MIL
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101复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，获取Fe3O4微球的步骤包括：S11、将无水FeCl3和二水合柠檬酸钠溶解于乙二醇中并搅拌，然后加入无水乙酸钠搅拌50～70min，得到黄色悬浊液；S12、将所述黄色悬浊液转移至反应釜中在180～220℃下反应10～14h，分离、清洗、干燥，得到所述Fe3O4微球。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S11中，所述无水FeCl3、所述二水合柠檬酸钠和所述乙二醇的质量体积比为3～3.5：1：90～110(g/g/mL)，所述二水合柠檬酸钠和所述无水乙酸钠的质量比为1：5.5～6.5。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S12中，分离、清洗、干燥的具体步骤包括：通过外部磁场...

【专利技术属性】
技术研发人员：付明来，李晓莹，苑宝玲，徐垒，陈晨，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：