一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方法，涉及多孔聚合物合成技术领域，包括如下：干燥后的适量锌类中间单体、钴类中间配体、尿素溶解在有机溶剂中，得到反应前驱体溶液；反应前驱体溶液在水热条件下进行反应；水热反应结束后，加入金属有机骨架进行超声，利用水热法制备得到微球状纳米复合材料，干燥后研磨成粉，即得所需微球状纳米复合材料本发明专利技术合成方法及工艺简单易操作，适合于规模化工业生产，并且通过该方法制备的微球状纳米复合材料，比表面积大大增加，能够在1小时之内将水中常见的几种染料吸附去除90％以上，快速高效，克服了常规材料对染料吸附能力低的缺陷。力低的缺陷。力低的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方法


[0001]本专利技术涉及多孔聚合物合成
，具体为一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方法。

技术介绍

[0002]染料废水的持续排放是世界范围内的主要环境问题之一。废水中染料的存在是由于染料的大量应用，尤其是在工业过程中，如木材染色、染发、化妆品、药品、彩色摄影、纸张生产和皮革鞣制。染料用水色度高、毒性大、生物降解和脱色困难，因而对水环境造成严重污染目前好氧生物处理法的脱色性能较差，出水往往不能达标排放。因此，开发具有高效脱色能力的廉价处理剂具有重大的环境效益。而我们主要采用针对高浓度的染料废水，采用吸附的方法将其分离，通过选择孔径尺寸合适的材料可以达到去除染料的目的。染料废水是指在生产染料、颜料的过程中排放出的废水，据统计合成染料在生产和处理过程中，有12％以废水形式排出。因此，对于废水中有机染料等有害物质的处理与污染水源的修复已成为环保
的一项重要的研究课题。
[0003]常用的染料废水处理方法主要包括膜分离法、絮凝法、光催化法、高级氧化法、吸附降解法、生物降解法等。在这些去除工艺中，因吸附降解法操作简单、吸附能力强、吸附速度快、对环境友好，吸附剂的可重复使用性能等优点，而广泛应用于废水处理研究中。在最近的研究中，金属
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有机骨架、双金属氧化物纳米材料和活性炭通常被用作吸附材料。随着科技的进步，这些性能单一的材料很难满足材料设计应用的需求，因此我们需要研究一种成本较低、制作方法简单并且能高效率的吸附剂。在众多吸附材料中，金属氧化物因具有活性强、活性位点多等特点，受到相关研究者的广泛关注。MOF材料自身具有大量孔结构、大比表面积、高孔隙率、不饱和金属配位点、较好化学稳定性和热稳定性等特点。因此，MOF材料作为吸附剂用于吸附处理水体中的有害物质具有广阔应用前景。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方法，能极大提高微球状纳米复合材料的比表面积，解决传统微球状纳米复合材料对染料吸附容量差，难以重复使用的问题，并且制备方法简单、易实现。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方法，包括如下：
[0006]干燥后的适量锌类中间单体、钴类中间配体、尿素溶解在有机溶剂中，得到反应前驱体溶液；
[0007]反应前驱体溶液在水热条件下进行反应；
[0008]水热反应结束后，加入金属有机骨架进行超声，利用水热法制备得到微球状纳米复合材料，干燥后研磨成粉，即得所需微球状纳米复合材料。
[0009]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述锌类中间单体采用氯化锌、硝酸锌、硫酸锌
的任一种或多种。
[0010]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述钴类中间配体采用氯化钴、硝酸钴、硫酸钴的任一种或多种。
[0011]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述有机溶剂采用乙二醇，丙三醇的任一种或两者的混合。
[0012]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述锌类中间单体单体粉末为5
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10g，钴类中间配体的质量为3
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5g，有机溶剂的体积为300
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500mL。
[0013]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述水热条件具体为水热反应温度120
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180℃，反应时间12h
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36h，反应体系自然冷却。
[0014]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述金属有机骨架采用锌骨架、铁骨架、铜骨架的任一种或多种。
[0015]作为本专利技术一种优选的技术方案，本专利技术还提供了上述合成方法得到的微球状纳米复合材料，该微球状纳米复合材料具有多孔结构，其比表面积为200
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300m2/g，孔径为2
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4nm。
[0016]作为本专利技术一种优选的技术方案，本专利技术还提供了该微球状纳米复合材料的应用，该微球状纳米复合材料用来吸附废水中污染物，尤其是孔雀石绿、刚果红两种常见染料的吸附，可在1小时内将水中的染料吸附去除，去除率均达到90％以上，并且可用NaOH溶液对其进行脱附再生。
[0017]有益效果
[0018]本专利技术提供了一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
[0019]合成方法及工艺简单易操作，适合于规模化工业生产，并且通过该方法制备的微球状纳米复合材料，比表面积大大增加，能够在1小时之内将水中常见的几种染料吸附去除90％以上，快速高效，克服了常规材料对染料吸附能力低的缺陷，另外可以用NaOH溶液对其进行脱附再生，克服了常规材料对染料重复吸附效率差的缺陷，实现固液快速分离，不对水体造成二次污染,具有广泛应用前景。
附图说明
[0020]图1为本专利技术中微球状纳米复合材料的SEM图像；
[0021]图2为通过本专利技术所制备的微球状纳米复合材料对刚果红、孔雀石绿两种染料进行吸附的效果数据图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例1
[0024]本专利技术提供一种技术方案：一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方
法，具体包括以下步骤：
[0025]步骤一、将可溶性8.0g氯化锌粉末、4.0g氯化钴、尿素均匀溶解于500ml乙二醇溶剂中，得到反应前驱体溶液；
[0026]步骤二、将得到的反应前驱体溶液在120℃水热条件下反应24h；
[0027]步骤三、水热反应结束后，加入金属有机骨架进行超声，最后用水热法制备成了微球状纳米复合材料，干燥后研磨成粉，即得所需微球状纳米复合材料。该微球状纳米复合材料的比表面积可达270.84m2/g，且对废水中的污染物的去除效率能够达到90％以上。
[0028]对本实施例合成的微球状纳米复合材料经扫描电子显微镜表征其形貌，可以看出制备的材料是多孔结构，如图1所示。
[0029]最后对本专利技术的微球状纳米复合材料去除污染物的能力进行了一系列表征，选取了孔雀石绿、刚果红两种常见的污染物进行吸附实验。微球状纳米复合材料对污染物的吸附速度极快，在10min左右即可完成吸附过程。随着温度和初始浓度的升高，微球状纳米复合材料对污染物的吸附容量也会相应增加，对所选四种污染物的吸附容量均大于100mg/g，去除率大于90％。使用NaOH溶液作为脱附剂，在六次吸附
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脱附循环后，微球状纳米复合材料对污染物的去除效果并没有明显降低，克服了常规材料对污染物吸附能力低和重复使用效率差的缺陷，极大降低了吸附成本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方法，其特征在于，包括如下：干燥后的适量锌类中间单体、钴类中间配体、尿素溶解在有机溶剂中，得到反应前驱体溶液；反应前驱体溶液在水热条件下进行反应；水热反应结束后，加入金属有机骨架进行超声，利用水热法制备得到微球状纳米复合材料，干燥后研磨成粉，即得所需微球状纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方法，其特征在于，所述锌类中间单体采用氯化锌、硝酸锌、硫酸锌的任一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方法，其特征在于，所述钴类中间配体采用氯化钴、硝酸钴、硫酸钴的任一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方法，其特征在于，所述有机溶剂采用乙二醇，丙三醇的任一种或两者的混合。5.根据权利要求1所述的一种高效去除废水中污染物的纳米复合材料的合成方法，其特征在于，所述锌类中间单体单体粉末为5
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10g，钴类中间配体的质量为3

【专利技术属性】
技术研发人员：孙柏，胡昂昂，赵丰收，孙梦豪，周海燕，朱曙光，蔡新立，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：