一种多孔镧基金属有机框架La MOF-X-C吸附剂及滤膜的制备方法和应用技术

技术编号：41730205 阅读：20 留言：0更新日期：2024-06-19 12:52

本发明专利技术提供了一种多孔镧基金属有机框架La MOF‑X‑C吸附剂的制备及其应用。包括：取La(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O及H<subgt;2</subgt;BDC与NH<subgt;2</subgt;‑BDC两种配体，其中，NH<subgt;2</subgt;‑BDC质量占H<subgt;2</subgt;BDC与NH<subgt;2</subgt;‑BDC之配体质量和的百分比为X，X取值范围为5%～30%；放入烧杯加溶剂超声处理后转移至高压反应釜中反应、冷却等收集粉末，将粉末放入石英坩埚在马弗炉中350℃煅烧7 h去除配体中的NH<subgt;2</subgt;‑BDC得到La MOF‑X‑C吸附剂。优选质量百分比X为20%。它还提供了La MOF‑20%‑C吸附剂制备滤膜的方法及以La MOF‑20%‑C作为除磷吸附剂的应用。本发明专利技术显著地减少了能耗、缩短了时间。该吸附剂优异的磷酸盐吸附容量和杀菌效果。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理材料，具体涉及镧基金属有机框架吸附剂的制备及其在水体中吸附除磷方面的应用。

技术介绍

1、众所周知，将湖水中的磷浓度降低至0.02mg/l以下可以显著抑制水体中藻类的生长，保持水生生态系统稳定。常用的除磷吸附法通常是选择利用金属元素作为活性中心位点来进行磷酸盐的吸附，金属有机框架(mofs)材料是一种常用到的吸附材料。该材料的组成、孔结构、形态、尺寸和功能的阵列结构可以通过金属的掺杂或者添加调制剂调控缺陷进行调整，产生多孔结构和暴露更多的金属位点，提高该材料对磷酸盐的吸附能力(chen,2021,khan,2018)。稀土元素镧能够与磷酸盐形成溶度积较低的磷酸镧(pksp＝26.15)，对磷展现出很好的亲和力和极小的溶度积。表达为la mof吸附剂事例包括chen chen等采用溶剂热-煅烧法合成la-mof-900和la-mof-c吸附剂，其步骤包括：将la(no3)3·6h2o和h2bdc溶解于dmf中混合后转移到高压反应釜中，在150℃下保持6h冷却、收集白色固体，洗涤干燥，将得到的la-mof产物在900℃的n2气氛下煅烧3h，得到la-mof-900再或/和用0.5m h2so4搅拌蚀刻12h，洗涤等得到产物la-mof-c。将0.020g la-mof-900或la-mof-c和0.027g ps加入100ml bpb溶液(5mg/l)或/和as(iii)溶液(5mg/l)中，la-mof-900分别可以去除98％的bpb和80％的as(iii)，la-mof-c可以更快速去除98％的bpb，但不

技术实现思路

1、针对目前镧基吸附剂及其在吸附除磷应用中存在的不足，本专利技术目的首先是提供一种制备具有多的吸附活性位点的多孔镧基金属有机框架的la mof-x-c吸附剂的方法，该方法在于以较低温度煅烧含有作为合成有机骨架的nh2-bdc和h2bdc这两种临界温度不同的配体，且在煅烧过程中选择性地去除nh2-bdc，而保留h2bdc在终产物中存在。

2、除外，本专利技术还以所述的la mof-x-c吸附剂制备吸附剂滤膜以及提供该除磷吸附剂和滤膜在除磷杀菌中的应用。

3、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：

4、(一)一种多孔镧基金属有机框架la mof-x-c吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

5、(1)取866mg la(no3)3·6h2o，并取质量和为300mg的、由h2bdc与nh2-bdc两种化合物组成的配体，其中，nh2-bdc质量占h2bdc与nh2-bdc之配体质量和的百分比为x，x取值范围为5％～30％；将la(no3)3·6h2o、h2bdc、nh2-bdc三者放入烧杯，再添加由18-28.5ml dmf和12-1.5ml ch3oh组成的混合溶液30ml，超声处理形成棕黄色混合溶液；

6、(2)将上述混合溶液转移至100ml高压反应釜中，放入烘箱120℃反应24h，冷却，弃上清液，收集沉淀物，洗涤，干燥，收集粉色固体粉末，该粉色固体粉末为含有两种化合物之配体的镧基金属有机框架la mof-x；

7、(3)将上述镧基金属有机框架la mof-x粉色固体粉末放入石英坩埚，在马弗炉中350℃煅烧7h去除配体中的nh2-bdc；收集黄色固体粉末，得到多孔镧基金属有机框架lamof-x-c吸附剂。

8、以上la(no3)3·6h2o为六水合硝酸钠；h2bdc为对苯二甲酸；nh2-bdc为2-氨基对苯二甲酸。

9、优选地，la mof-x-c除磷吸附剂的制备方法之步骤(1)nh2-bdc的质量除以h2bdc与nh2-bdc两种配体的质量之和的质量百分比x为20％，获得形貌上呈现大量多孔结构的产物。

10、本专利技术还提供了一种制备多孔镧基金属有机框架la mof-x-c除磷吸附剂制备滤膜的方法，具体是：

11、(1)取300mg所述的多孔镧基金属有机框架la mof-x-c吸附剂分散在100ml乙醇溶液中，超声处理30min得到混合分散液；

12、(2)将上述混合分散液真空抽滤至玻璃纤维滤膜上，再依次用100ml乙醇和200ml超纯水洗涤，60℃烘干，得到la mof-x-c滤膜。

13、本专利技术还提供了多孔镧基金属有机框架la mof-x-c作为除磷吸附剂的应用：使用所制备的la mof-x–c

14、(1)去除被污染水体中的磷酸盐；

15、(2)抑制和杀灭大肠杆菌(e.coli)和金黄色葡萄球菌(s.aureus)。

16、以及：

17、以所制备的多孔镧基金属有机框架la mof-x-c除磷吸附剂滤膜：

18、(1)去除被污染水体中的磷酸盐；

19、(2)抑制和杀灭大肠杆菌(e.coli)和金黄色葡萄球菌(s.aureus)。

20、本专利技术通过以下方式显现出实质性特征：

21、(一)在制备方法上本专利技术la mof-x-c与现有技术比较

22、本专利技术利用分解温度不同的h2bdc和nh2-bdc搭配作为配体，在350℃的较低温度下去除了占质量百分比较少nh2-bdc形成多孔的骨架，而在本专利技术实验发现当不含或含有较少nh2-bdc时，吸附剂中的有机框架主要偏向于h2bdc，所制备的la mof-x-c为大块状结构，结合比较紧密(见图2)；而且，在本专利技术实验中没有nh2-bdc而全部以h2bdc作为配体的吸附剂，其对磷酸盐的吸附容量为68.75mg/g(见表3)；本专利技术还发现h2bdc分解将使磷酸盐的吸附容量下降，保留h2bdc有利于吸附污染物(见表4)。本专利技术不需要高温煅烧和n2气氛环境或者硫酸蚀刻，降低了能耗和成本。通过合成方法、煅烧温度等与现有技术la-mof比较，显示了本专利技术所具有的实质性特征。具体如下表1：...

【技术保护点】

1.一种多孔镧基金属有机框架La MOF-X-C除磷吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的La MOF-X-C除磷吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)NH2-BDC的质量除以H2BDC与NH2-BDC两种配体的质量之和的质量百分比X为20％，以获得形貌上呈现大量多孔结构的产物。

3.如权利要求1～2所述方法之一种所得到的多孔镧基金属有机框架La MOF-X-C除磷吸附剂制备滤膜的方法，其特征在于：

4.如权利要求1～2所述方法之一种所得到的多孔镧基金属有机框架La MOF-X-C作为除磷吸附剂的应用，其特征在于：使用所制备的La MOF-X-C去除被污染水体中的磷酸盐。

5.如权利要求3所述方法之一种所得到的多孔镧基金属有机框架La MOF-X-C除磷吸附剂制备滤膜的方法，其特征在于：

【技术特征摘要】

1.一种多孔镧基金属有机框架la mof-x-c除磷吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的la mof-x-c除磷吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)nh2-bdc的质量除以h2bdc与nh2-bdc两种配体的质量之和的质量百分比x为20％，以获得形貌上呈现大量多孔结构的产物。

3.如权利要求1～2所述方法之一种所得到的多孔镧基金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋峰芝，蒋小梅，张雪妮，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：

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