一种金属有机骨架纳米材料bio-MOF-11催化降解糖精和纽甜的方法技术

本发明专利技术提供一种金属有机骨架纳米材料bio‑MOF‑11催化降解糖精和纽甜的方法。包括如下步骤：S1，制备bio‑MOF‑11；S2，制备降解体系；S3，向S2的降解体系中加入质量浓度为1g/L的bio‑MOF‑11形成混合物，使混合物建立吸附‑脱附平衡；S4，向S3中所述混合物中加入质量浓度为10g/L的过硫酸盐，所形成的溶液pH为3～10，将反应温度保持于25℃，进行催化降解。金属有机骨架纳米材料bio‑MOF‑11催化降解糖精和纽甜对水环境中持久性人工甜味剂的快速降解，高浓度废水生化性提高等具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种金属有机骨架纳米材料bio-MOF-11催化降解糖精和纽甜的方法
本专利技术涉及环境工程水处理
，具体涉及一种金属有机骨架纳米材料bio-MOF-11催化降解糖精和纽甜的方法。技术背景糖精和纽甜是两种常见人工甜味剂，广泛应用于食品、饮料、药物和个人护理品等领域，代替蔗糖的有机化合物。糖精和纽甜几乎不被人体代谢，污水生物处理过程中降解效率不高，经污废水排放进入水环境。糖精和纽甜应用时间长，使用规模大，在水环境中的分布具有污染范围广、污染水平高及持久性强等特征，被定义为新型污染物。人工甜味剂以微量的浓度在水环境中检出，其生态毒性、在水处理过程中的转化及其毒理学研究成为热点问题之一，其存在可能会对生态系统和人类健康构成严重威胁。糖精和纽甜易溶于水，具有较强的热稳定性，传统的水处理工艺混凝、沉淀、过滤和消毒等对其去除效果十分有限。深度处理技术如电Fenton、臭氧氧化、O3/H2O2，O3/UV-C，H2O2/UV-C的组合氧化技术可去除水中的人工甜味剂，高级氧化工艺是实现水环境中微量有机污染物快速降解的有效方法。
技术实现思路
催化过硫酸盐是当前高级氧化水处理技术发展的重要方向之一。过硫酸盐可通过热、紫外光、过渡金属和碱等活化产生氧化能力更强的(E0＝2.5-3.1eV)和HO·(E0＝2.7-2.8eV)，能够氧化降解包括氯代烃、多环芳烃和苯系物等在内的多种持久性有机污染物。本专利技术的目的在于提供一种金属有机骨架纳米材料bio-MOF-11催化降解糖精和纽甜的方法，该体系可实现对糖精和纽甜的快速高效降解。本专利技术所采用的技术方案是：一种金属有机骨架纳米材料bio-MOF-11催化降解糖精和纽甜的方法，包括如下步骤：S1，通过水热反应制备bio-MOF-11；S2，制备降解体系，所述降解体系由糖精、纽甜和水性介质组合；S3，向S2的降解体系中加入质量浓度为1g/L的bio-MOF-11形成混合物，将混合物建立吸附-脱附平衡；S4，向S3中所述混合物中加入质量浓度为10g/L的过硫酸盐，所形成的溶液pH为3～10，将反应温度保持于25℃，进行催化降解。优选的，所述S1中水热反应制包括如下步骤：步骤1：先将0.9mmol乙酸钴和2.7mmol腺嘌呤混合，溶解于72mLDMF，并剧烈搅拌30min以完全溶解，得到均一混合物；步骤2：将得到的均一混合物倾倒至100mL的聚四氟乙烯内衬反应釜中，将该内衬反应釜密封在不锈钢高压釜中，放到120℃烘箱中加热，保持恒温进行水热反应48h，得到反应物；步骤3：待得到的反应物自然冷却至室温后，搅拌后离心处理，得到bio-MOF-11，并将产物置于60℃真空干燥箱内。优选的，所述S2中糖精和纽甜在溶剂中的质量浓度为50mg/L。优选的，所述S4中的过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的任意一种。优选的，所述S4中催化降解的方式包括静置和搅拌中的任意一种。优选的，所述搅拌的速率为120rpm。优选的，所述S4中催化降解的时间为0～120min。优选的，所述S3中的反应时间为60min。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的金属有机骨架纳米材料bio-MOF-11催化过硫酸盐体系，在pH为3～10，温度为25℃的条件下，通过Co2+和Co3+价态的连续转变，产生和HO·。最终，通过采用本专利技术提出的高级氧化方法，可实现糖精和纽甜的快递高效深度降解，50mg/L的糖精去除率可达61％，NEO几乎完全降解，且降解时间短，催化剂的循环利用性对于其实际应用具有重要的意义。附图说明图1：为本专利技术案例一bio-MOF-11催化过硫酸盐、比较案例一单独bio-MOF-11处理、比较案例一单独过硫酸盐处理条件下糖精的去除效率图；图2：为本专利技术案例一bio-MOF-11催化过硫酸盐、比较案例一单独bio-MOF-11处理、比较案例一单独过硫酸盐处理条件下纽甜的去除效率图。图3：为本专利技术催化剂bio-MOF-11重复使用三次，糖精的降解效率图。图4：为本专利技术催化剂bio-MOF-11重复使用三次，纽甜的降解效率图具体实施方式下面通过具体实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的具体说明。下面将结合实例对本专利技术的实施方案进行详细描述。下列实施案例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。所示试剂或仪器未注明生产厂商，均为可以通过正常渠道购买获得的常规产品。实例一1)bio-MOF-11的制备通过水热反应制备得到bio-MOF-11。2)过硫酸盐的选择本实例选择的过硫酸盐为过硫酸钠3)具体降解过程按照如下步骤实施向50mg/L糖精和纽甜溶液中加入1g/Lbio-MOF-11，并反应60min，以在加入过硫酸钠之前建立吸附-脱附平衡。随后，加入10g/L过硫酸钠。温度调节为25℃，120r/min条件下搅拌处理120min。样品经过预处理后用HPLC测定体系中糖精和纽甜的浓度，从而计算得到糖精和纽甜降解率，结果表明糖精降解率为61％，纽甜几乎完全降解。实例二1)bio-MOF-11的制备通过水热反应制备得到bio-MOF-11。2)具体降解过程按照如下步骤实施向50mg/L糖精和纽甜溶液中加入1g/Lbio-MOF-11，温度调节为25℃，120r/min条件下搅拌处理120min。样品经过预处理后用HPLC测定体系中糖精和纽甜的浓度，从而计算得到糖精和纽甜去除效率率，结果表明bio-MOF-11吸附糖精和纽甜主要发生在前30min内，后30min内，发生脱附达到平衡，bio-MOF-11吸附糖精和纽甜效果较差。实例三1)过硫酸盐的选择本实例选择的过硫酸盐为过硫酸钠2)具体降解过程按照如下步骤实施向50mg/L糖精和纽甜溶液中加入10g/L过硫酸钠，温度调节为25℃，120r/min条件下搅拌处理120min。3)样品经过预处理后用HPLC测定体系中糖精和纽甜的浓度，从而计算得到糖精和纽甜降解率，结果表明仅在过硫酸钠体系中，糖精和纽甜几乎没有降解。案例四1)bio-MOF-11的制备通过水热反应制备得到bio-MOF-11。2)过硫酸盐的选择本实例选择的过硫酸盐为过硫酸钠3)bio-MOF-11使用后的处理过滤反应液，取出催化反应后的bio-MOF-11，用纯水冲洗3次，去除其表面反应产物，60℃真空干燥后考察其循环利用性4)具体降解过程按照如下步骤实施向50mg/L糖精和纽甜溶液中加入1g/Lbio-MOF-11，并反应60min，以在加入过硫酸钠之前建立吸附-脱附平衡。随后，加入10g/L过硫酸钠。温度调节为25℃，120r/min条件下搅拌处理120min。...

【技术保护点】
1.一种金属有机骨架纳米材料bio-MOF-11催化降解糖精和纽甜的方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1，通过水热反应制备bio-MOF-11；/nS2，制备降解体系，所述降解体系由糖精、纽甜和水性介质组合；/nS3，向S2的降解体系中加入质量浓度为1g/L的bio-MOF-11形成混合物，将混合物建立吸附-脱附平衡；/nS4，向S3中所述混合物中加入质量浓度为10g/L的过硫酸盐，所形成的溶液pH为3～10，将反应温度保持于25℃，进行催化降解。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属有机骨架纳米材料bio-MOF-11催化降解糖精和纽甜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，通过水热反应制备bio-MOF-11；
S2，制备降解体系，所述降解体系由糖精、纽甜和水性介质组合；
S3，向S2的降解体系中加入质量浓度为1g/L的bio-MOF-11形成混合物，将混合物建立吸附-脱附平衡；
S4，向S3中所述混合物中加入质量浓度为10g/L的过硫酸盐，所形成的溶液pH为3～10，将反应温度保持于25℃，进行催化降解。


2.根据权利要求1所述的一种金属有机骨架纳米材料bio-MOF-11催化降解糖精和纽甜的方法，其特征在于，所述S1中水热反应包括如下步骤，
步骤1：先将0.9mmol乙酸钴和2.7mmol腺嘌呤混合，溶解于72mLN，N-二甲基甲酰胺，并剧烈搅拌30min以完全溶解，得到均一混合物；
步骤2：将得到的均一混合物倾倒至100mL的聚四氟乙烯内衬反应釜中，将该内衬反应釜密封在不锈钢高压釜中，放到120℃烘箱中加热，保持恒温进行水热反应48h，得到反应物；
步骤3：待得到的反应物自然冷却至室温后，搅拌后离心处理，得到bio-MOF-11，并将产物置于60℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓雁，朱丽丹，邓靖，李青松，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33