一种复合型金属有机吸附材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合型金属有机吸附材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：S100、将金属盐和有机配体分别干燥化处理，并研磨成细小颗粒；S200、将金属盐溶解于有机溶剂中得到A溶液，将有机配体溶解于有机溶剂中得到B溶液，将A、B溶液混合均匀；S300、在20℃～160℃条件下进行磁力搅拌，磁力搅拌速率为800r/min～3800r/min，反应时间为12h～40h；S400、产物经超声辅助分散和离心洗涤3～6次后，于50℃～95℃下干燥6h‑18h。

【技术实现步骤摘要】
一种复合型金属有机吸附材料及其制备方法
本专利技术涉及复合型金属有机吸附材料及其制备方法，属于多孔材料合成领域和水环境处理

技术介绍
抗生素是医疗行业、畜产养殖行业被滥用最多的药物之一，我国长江黄河流域以及沿海几个省份抗生素污染排放量巨大，水体中抗生素含量严重超标。研究发现抗生素长期残留在水体中会影响水生动植物(如藻类、浮游动物、鱼类和两栖动物等)的生长繁殖，大量抗生素沿着食物链富集进而影响生态平衡。不仅如此，自然界中即使微量的抗生素也会引起细菌抗药性增加，甚至变异产生“超级细菌”。抗生素废水的处理技术主要包括生物处理法、物化处理法等，处理原理和效果各不相同。虽然生物降解、光催化降解、高级氧化技术等方法可以在不同程度上去除水体中的抗生素，但在实际应用过程中存在诸多不足。生物降解过程需要严格控制厌氧条件，处理周期比较长；光催化降解技术一般是在紫外光条件下实施的，同时存在催化剂难以回收的问题；高级氧化技术去除抗生素的效果虽然很好，但是其运营和维护成本较高，并且产生的副产物往往比抗生素对人体的毒性更大；作为利用多孔性固体吸附特性去除废水中污染物的吸附法，具有操作简单、原料消耗低、效率高、无毒副产物等优点，能有效去除废水中多种污染物，被认为是处理抗生素废水最有前景的技术。近几年研究的新型吸附抗生素的材料主要有分子筛、碳纳米管、吸附树脂等，但这些吸附材料制备成本相对较高，吸附效果一般，并且吸附剂自身也可能会污染环境。因此开发一种新型对环境友好的高性能吸附剂对于废水中抗生素的治理具有重要意义。金属有机骨架材料是一种由金属离子和有机配体经过自组装形成的材料，具有比表面积大、孔隙丰富、孔道结构可调等优点，在传感、催化、气体储存、吸附分离、药物储存和缓释等领域都具有广泛应用。目前已有不少文献报导金属有机骨架材料在吸附领域的应用，但吸附的对象大多是气体分子、重金属离子、有机染料，而对于废水中抗生素的吸附报道则是很少。目前，亟待需要解决如何高效地去除水体中抗生素的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术制备的吸附剂对抗生素的去除效率低、选择吸附性能和再生循环使用性能较差等缺陷。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种复合型金属有机骨架材料吸附剂的制备方法，包括以下步骤：S100、将金属盐和有机配体分别干燥化处理，并研磨成细小颗粒；S200、将金属盐溶解于有机溶剂中得到A溶液，将有机配体溶解于有机溶剂中得到B溶液，将A、B溶液混合均匀；S300、在20℃～160℃条件下进行磁力搅拌，磁力搅拌速率为800r/min～3800r/min，反应时间为12h～40h；S400、产物经超声辅助分散和离心洗涤3～6次后，于50℃～95℃下干燥6h-18h。优选的，所述金属盐为六水合硝酸钴、六水合硝酸镍、六水合硝酸锌、六水合氯化镁、六水合氯化铝和六水合氯化铁中的至少一种；所述有机配体为对苯二甲酸、均苯三甲酸、2-甲基咪唑、1，2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、乙二胺四乙酸和己二酸中的至少一种。优选的，所述步骤S200中有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种。优选的，所述金属盐为六水合硝酸锌，所述有机配体为2-甲基咪唑，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺溶剂。优选的，所述步骤S300中磁力搅拌的温度为20℃～35℃，磁力搅拌速率为1200r/min～3000r/min，反应时间为12h～28h。优选的，所述步骤S300中磁力搅拌的温度为30℃，磁力搅拌速率为1800r/min，反应时间为28h。优选的，所述步骤S200中金属盐和有机溶剂的质量体积比为1g：30ml～60ml，有机配体和有机溶剂的质量体积比为1g：15ml～45ml，金属盐和有机配体的质量比为1：1～5。优选的，所述步骤S400中超声辅助分散时间为40min，离心洗涤次数为5次，干燥温度为60℃，干燥时间为12h。优选的，所述吸附材料材料包括以上任一项所述的复合型金属有机吸附材料的制备方法制备得到的吸附材料。优选的，所述吸附材料的吸附剂粒径为67nm～107nm，吸附孔径为6.13nm～17.07nm。按上述流程制备得到的吸附剂应用于水体中氧氟沙星类抗生素的吸附去除。本专利技术应用于水体中抗生素的吸附去除，其有益效果为：能快速吸附废水中吸附20min即能达到饱和吸附量的90％。本专利技术应用于水体中氧氟沙星类抗生素的吸附去除，其有益效果为：对废水中的氧氟沙星污染物具有优异的吸附去除性能，吸附量可达157mg/g-196mg/g，去除率可达85％以上。本专利技术应用于水体中抗生素的吸附去除，其有益效果为：对废水中的氧氟沙星污染物具备高效选择性吸附性能，在氧氟沙星(OFL)/头孢氨苄(CEP)/磺胺二甲基嘧啶(SMZ)多组分废水体系中对氧氟沙星去除率仍能达到单组份体系的90％以上。本专利技术应用于水体中氧氟沙星类抗生素的吸附去除，具备优异的再生循环使用性能，循环使用4-6次后吸附性能仍能达到初始的80％以上。本专利技术与现有技术相比具有以下优点和效果：(1)本专利技术制备的新型吸附剂对氧氟沙星类抗生素具有优异吸附性能，制备工艺简单，生产成本低廉，适合工业上大量生产；(2)本专利技术制备的新型吸附剂对氧氟沙星类抗生素的吸附能力与吸附速率均优于传统吸附剂，平衡吸附量可达196mg/g，吸附20min即可接近平衡吸附量；(3)本专利技术制备的新型吸附剂对废水中氧氟沙星类抗生素具备高效选择性吸附性能，在氧氟沙星(OFL)/头孢氨苄(CEP)/磺胺二甲基嘧啶(SMZ)多组分废水体系中对氧氟沙星去除率仍能达到单组份体系的90％以上；(4)本专利技术制备的新型吸附剂具备优异的再生循环使用性能，可重复多次使用，吸附后易于剥离，不需要添加额外的表面活性剂；(5)本专利技术制备的新型吸附剂在合成和应用过程中绿色安全，均未产生二次污染，具有广阔的应用前景。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为复合型金属有机吸附材料的制备方法流程图；图2为实施例2吸附氧氟沙星前后及氧氟沙星FTIR表征谱图；图3为实施例2吸附氧氟沙星前后XRD衍射图以及氧氟沙星XRD衍射图；图4为实施例2吸附剂吸附氧氟沙星前SEM图；图5为实施例2吸附剂吸附氧氟沙星后SEM图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围并不限于所述内容。如图1所示，一种复合型金属有机吸附材料的制备方法，包括以下步骤：S100、将金属盐和有机配体分别干燥化处理，并研磨成细小颗粒；S200、将金属盐溶解于有机溶剂中得到A溶液，将有机配体溶解于有机溶剂中得到B溶液，将A、B溶液混合均匀；S300本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合型金属有机吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS100、将金属盐和有机配体分别干燥化处理，并研磨成细小颗粒；/nS200、将金属盐溶解于有机溶剂中得到A溶液，将有机配体溶解于有机溶剂中得到B溶液，将A、B溶液混合均匀；/nS300、在20℃～160℃条件下进行磁力搅拌，磁力搅拌速率为800r/min～3800r/min，反应时间为12h～40h；/nS400、产物经超声辅助分散和离心洗涤3～6次后，于50℃～95℃下干燥6h-18h。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合型金属有机吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、将金属盐和有机配体分别干燥化处理，并研磨成细小颗粒；
S200、将金属盐溶解于有机溶剂中得到A溶液，将有机配体溶解于有机溶剂中得到B溶液，将A、B溶液混合均匀；
S300、在20℃～160℃条件下进行磁力搅拌，磁力搅拌速率为800r/min～3800r/min，反应时间为12h～40h；
S400、产物经超声辅助分散和离心洗涤3～6次后，于50℃～95℃下干燥6h-18h。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属盐为六水合硝酸钴、六水合硝酸镍、六水合硝酸锌、六水合氯化镁、六水合氯化铝和六水合氯化铁中的至少一种；所述有机配体为对苯二甲酸、均苯三甲酸、2-甲基咪唑、1，2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、乙二胺四乙酸和己二酸中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S200中有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属盐为六水合硝酸锌，所述有机配体为2-甲基咪唑，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺溶剂。...

【专利技术属性】
技术研发人员：余若冰，吴志聪，张晓焱，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31