本發(fā)明涉及一種基于有機(jī)金屬骨架材料高性能吸附劑的制備方法。

背景技術(shù)：

水作為人類賴以生存發(fā)展，社會(huì)文明和進(jìn)步的基本保障，與每個(gè)人都有緊密的聯(lián)系。然而，隨著工業(yè)的快速發(fā)展和工業(yè)化程度的日益加劇，人們逐漸忽視了保護(hù)水資源的重要性，許多工廠將大量有毒有害的廢水直接排入水生環(huán)境中，致使水體受到嚴(yán)重污染，最終會(huì)引起可利用水資源極度園乏。廢水中毒害物質(zhì)種類眾多，特別是有機(jī)物，它們通常會(huì)滲入土壤，影響土壤和植物中微生物的生長(zhǎng)，從而破壞生態(tài)系統(tǒng)。因此，尋找高效去除廢水中有害有機(jī)物的新方法和新材料已成為研究發(fā)展的前沿?zé)狳c(diǎn)。當(dāng)今，針對(duì)含有機(jī)物廢水的處理技術(shù)大體上可分為兩種，一種是化學(xué)法，主要包括氧化和生物降解，但由于昂貴的花費(fèi)和二級(jí)污染，使其應(yīng)用受限；另一種是物理法，主要指吸附，鑒于操作的簡(jiǎn)便性和吸附劑選擇范圍的廣泛性，此法更加經(jīng)濟(jì)并且方便可行。因此，找到合適可行的吸附劑是使用吸附法除去廢水中有害有機(jī)物的關(guān)鍵。

隨著組合化學(xué)和配位化學(xué)的不斷發(fā)展，一種新穎的復(fù)合型多孔材料開(kāi)始出現(xiàn)在人們的視線。金屬有機(jī)骨架材料(metal-organicframeworks，mofs)是一種新型納米多孔材料，mof的種類成千上萬(wàn)種，與其他材料相比，具有較大的比表面積、規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)以及較好的熱和化學(xué)穩(wěn)定性，已被廣泛應(yīng)用于氣相吸附與分離、催化、藥物控釋和光電磁等領(lǐng)域，但在液相吸附與分離領(lǐng)域的研究十分稀少，因此成為當(dāng)前化學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。同時(shí)，在mof材料的應(yīng)用過(guò)程中，該類材料也暴露出一些缺點(diǎn)。其中，最嚴(yán)重的是mof材料的價(jià)格昂貴，這就極大限制了這類材料的應(yīng)用。將mof材料與傳統(tǒng)的吸附材料結(jié)合起來(lái)，開(kāi)發(fā)基于mof材料的新型復(fù)合材料，并應(yīng)用于吸附材料領(lǐng)域，將有效的促進(jìn)新型吸附材料的開(kāi)發(fā)和mof材料的實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于有機(jī)金屬骨架材料的高性能吸附劑的制備方法，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制備方法經(jīng)濟(jì)環(huán)保、簡(jiǎn)單，得到的吸附劑吸附性能高。

一種基于有機(jī)金屬骨架材料高性能吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：

(1)物料混合：將芳香酸、金屬鹽和吸附粉體按比例混合，然后將混合物加入到溶劑a中，開(kāi)動(dòng)攪拌，溶劑a與混合物的質(zhì)量比為：1～50：1；

(2)反應(yīng)：將上述混合好的原料放置于帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱合成反應(yīng)釜中，加熱，于100～250℃條件下反應(yīng)2h～60h后降溫至室溫；

(3)后處理：分離出固體產(chǎn)物，用溶劑a洗滌固體產(chǎn)物，洗滌后進(jìn)行離心分離，再用溶劑b洗滌固體產(chǎn)物，洗滌后進(jìn)行離心分離，每次溶劑的使用量與吸附粉末的質(zhì)量比為：1～10：1，洗滌完后的固體產(chǎn)物置于烘箱中于60～150℃烘干12～15h后得到產(chǎn)品樣品。

優(yōu)選地，芳香酸、金屬鹽和吸附粉體的質(zhì)量比為：1：0.1～10：0.1～10。

優(yōu)選地，芳香酸為對(duì)苯二甲酸、均苯三甲酸或偏苯三甲酸。

優(yōu)選地，金屬鹽為水合氯化鋁、水合硝酸鋁、水合氯化鐵或水合硝酸鐵。

優(yōu)選地，吸附粉體為sio2粉體、蒙脫土粉體、硅藻土粉體、碳粉、分子篩粉體或氧化鋁粉體。

優(yōu)選地，吸附粉體的粒徑為325目～180萬(wàn)目。

優(yōu)選地，加熱為電加熱、明火加熱、微波加熱或超聲加熱。

優(yōu)選地，溶劑a為n，n-二甲基甲酰胺或水。

優(yōu)選地，溶劑b為甲醇或乙醇。

本發(fā)明的有益效果為：

采用毒害性小的鋁鹽和鐵鹽而避免使用制備mof材料中常用的毒害性較大的鉻鹽；采用sio2粉體、硅藻土粉體、碳粉等吸附性強(qiáng)的原料，減少了環(huán)境污染，而且價(jià)格便宜；降低了吸附劑的生產(chǎn)成本的同時(shí)，保證了良好的吸附效果，并且可以大規(guī)模投入生產(chǎn)；制備方法簡(jiǎn)單，合成吸附劑的原料價(jià)格便宜、來(lái)源廣泛。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

(1)取對(duì)苯二甲酸1g，水合氯化鋁0.1g,180萬(wàn)目二氧化硅粉體10g,dmf溶劑100g開(kāi)動(dòng)攪拌混合均勻；

(2)將(1)中混合好的原料加入到帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱合成反應(yīng)釜中，微波加熱100℃反應(yīng)2個(gè)小時(shí)，降溫至室溫。

(3)分離出固體產(chǎn)品，用10gdmf洗滌，洗滌后離心分離，重復(fù)洗滌，離心分離連續(xù)三次；再用10g甲醇洗滌，洗滌后離心分離，重復(fù)洗滌，離心分離連續(xù)三次。將上述洗滌離心分離后的樣品置于烘箱60℃下烘干12個(gè)小時(shí)后得到產(chǎn)品。

實(shí)施例2

(1)取對(duì)苯二甲酸1g，水合氯化鋁0.1g,50萬(wàn)目蒙脫土粉體0.1g,dmf溶劑1.2g開(kāi)動(dòng)攪拌混合均勻；

(2)將(1)中混合好的原料加入到帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱合成反應(yīng)釜中，超聲加熱180℃反應(yīng)30個(gè)小時(shí)，降溫至室溫。

(3)分離出固體產(chǎn)品，用1.2gdmf洗滌，洗滌后離心分離，重復(fù)洗滌，離心分離連續(xù)三次；再用1.2g甲醇洗滌，洗滌后離心分離，重復(fù)洗滌，離心分離連續(xù)三次。將上述洗滌離心分離后的樣品置于烘箱100℃下烘干12個(gè)小時(shí)后得到產(chǎn)品。

實(shí)施例3

(1)取均苯三甲酸1g，水合硝酸鐵5g,1萬(wàn)目碳粉體5g,水溶劑220g開(kāi)動(dòng)攪拌混合均勻；

(2)將(1)中混合好的原料加入到帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱合成反應(yīng)釜中，電加熱220℃反應(yīng)24個(gè)小時(shí)，降溫至室溫。

(3)分離出固體產(chǎn)品，用110gdmf洗滌，洗滌后離心分離，重復(fù)洗滌，離心分離連續(xù)三次；再用220g甲醇洗滌，洗滌后離心分離，重復(fù)洗滌，離心分離連續(xù)三次。將上述洗滌離心分離后的樣品置于烘箱80℃下烘干15個(gè)小時(shí)后得到產(chǎn)品。

實(shí)施例4

(1)取偏苯三甲酸2g，水合硝酸鋁20g,8000目氧化鋁粉體20g,水溶劑2100g開(kāi)動(dòng)攪拌混合均勻；

(2)將(1)中混合好的原料加入到帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱合成反應(yīng)釜中，明火加熱250℃反應(yīng)48個(gè)小時(shí)，降溫至室溫。

(3)分離出固體產(chǎn)品，用20gdmf洗滌，洗滌后離心分離，重復(fù)洗滌，離心分離連續(xù)三次；再用20g份甲醇洗滌，洗滌后離心分離，重復(fù)洗滌，離心分離連續(xù)三次。將上述洗滌離心分離后的樣品置于烘箱150℃下烘干12個(gè)小時(shí)后得到產(chǎn)品。

實(shí)施例5

(1)取對(duì)苯二甲酸1g，水合硝酸鋁0.1g,325目硅藻土粉體0.1g,dmf溶劑60g開(kāi)動(dòng)攪拌混合均勻；

(2)將(1)中混合好的原料加入到帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱合成反應(yīng)釜中，微波加熱190℃反應(yīng)10個(gè)小時(shí)，降溫至室溫。

(3)分離出固體產(chǎn)品，用1gdmf洗滌，洗滌后離心分離，重復(fù)洗滌，離心分離連續(xù)三次；再用1g甲醇洗滌，洗滌后離心分離，重復(fù)洗滌，離心分離連續(xù)三次。將上述洗滌離心分離后的樣品置于烘箱150℃下烘干12個(gè)小時(shí)后得到產(chǎn)品。

實(shí)施例6

(1)取對(duì)苯二甲酸1g，水合硝酸鐵10g,1250目分子篩粉體10g,dmf溶劑21g開(kāi)動(dòng)攪拌混合均勻；

(2)將(1)中混合好的原料加入到帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱合成反應(yīng)釜中，超聲加熱170℃反應(yīng)60個(gè)小時(shí)，降溫至室溫。

(3)分離出固體產(chǎn)品，用210gdmf洗滌，洗滌后離心分離，重復(fù)洗滌，離心分離連續(xù)三次；再用210g甲醇洗滌，洗滌后離心分離，重復(fù)洗滌，離心分離連續(xù)三次。將上述洗滌離心分離后的樣品置于烘箱100℃下烘干15個(gè)小時(shí)后得到產(chǎn)品。