一种3D打印MOFs材料及制备方法、应用技术

本发明专利技术提供一种3D打印MOFs材料及制备方法、应用，包括：制备MIL

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印MOFs材料及制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，且特别涉及一种3D打印MOFs材料及制备方法、应用。

技术介绍

[0002]砷由于具有高毒性和致癌性成为全球最关注的元素之一。接触被砷污染的水可能会导致人类器官(如肝脏、肺部、肾脏和皮肤)的严重健康问题。因此，砷已被世界卫生组织(WHO)列为第一类致癌物质，WHO规定的饮用水中砷的最高浓度为10μg
·
L
‑1。阿散酸(p
‑
ASA)和洛克沙砷(ROX)是典型的苯砷酸，由于其在控制肠道寄生虫和预防痢疾方面的高性能，被广泛用作牲畜和家禽业的饲料添加剂。这些化合物在家禽体内具有化学惰性，其中90％不能被动物吸收，会通过粪便和尿液排泄释放到环境中。据报道，中国一些地区的沉积物中有机砷的浓度为0.2～1000μg
·
kg
‑1，废水中的浓度为0.5～5000μg
·
kg
‑1。这些可溶性苯砷化合物具有潜在的致癌性，因为它们可以通过生物降解和光降解转化为流动性更强的有毒无机砷，危害环境和人类健康。因此，迫切需要一种简单而有效的方法，在p
‑
ASA和ROX转化为高毒性无机砷之前将其去除。
[0003]目前，水体中去除苯砷酸的工艺研究主要集中在吸附法、氧化法和微生物降解方面，吸附法因去除过程不产生毒性更强的无机砷和工艺过程易于操作的特点而备受关注，是水体去污工艺中最具潜力的苯砷酸去除技术。金属有机框架(MOFs)是一种新兴的纳米多孔材料，具有合成简单、孔隙率高、功能化等特点，污染物与MOFs(活性位点或功能基团)之间的相互作用使其可作为水净化中的吸附剂。然而，传统工艺制备得到的MOFs材料因其粉末状而在水环境应用中面临难分离回收的问题，难以满足现阶段工业对水中苯砷酸的经济、高效且安全去除的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种3D打印MOFs材料，该3D打印MOFs材料是一种新型的吸附材料，能够高效吸附水中的苯砷酸。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种3D打印MOFs材料的制备方法，该方法操作简单、原料便宜易得且对环境友好，同时可通过建模软件实现打印种类创意自由，适用于工业化批量生产。
[0006]本专利技术的第三个目的在于提供上述3D打印材料在去除苯砷酸方面的应用。将该3D打印材料应用于苯砷酸去除，能够有效地吸附苯砷酸，适用pH范围广、稳定性高，且能够简单快速地分离回收，解决了MOFs材料难回收的问题。
[0007]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0008]本专利技术提出一种3D打印MOFs材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、制备MIL
‑
101(Fe)；
[0010]S2、将海藻酸钠和明胶加超纯水搅拌成粘滞流体，再将制备好的MIL
‑
101(Fe)倒入，继续搅拌均匀，得到MIL
‑
101(Fe)浆料作为3D打印油墨；
[0011]S3、将制备好的MIL
‑
101(Fe)浆料放入3D打印机的物料罐中，根据预设的切片模型来控制3D打印机的喷头的运动轨迹，并在喷头移动过程中将MIL
‑
101(Fe)浆料从喷嘴挤出，打印在平台上；
[0012]S4、将打印成型的样品在交联液中充分交联，得到混合基质，将混合基质冷冻干燥得到3D打印MOFs材料。
[0013]本专利技术提出一种3D打印MOFs材料，其根据上述的制备方法制得。
[0014]本专利技术还提出上述的一种3D打印MOFs材料在吸附苯砷酸中的应用。
[0015]本专利技术实施例的3D打印MOFs材料是一种新型的吸附材料，具有良好的可塑性、循环使用性以及吸附性能，能够高效吸附水中的苯砷酸。
[0016]本专利技术实施例的3D打印MOFs材料制备方法简单，绿色环保，并且与3D打印技术相结合，可以实现批量生产和个性化制备。本专利技术的制备方法可以解决MOFs以及其他粉末状药剂难以回收的问题。
[0017]本专利技术适用pH范围宽，可直接用于大部分自然水体中苯砷酸的去除。本专利技术制备的MIL
‑
101@CAGE对苯砷酸的吸附容量大，并且重复利用5次后对苯砷酸仍然保持90％以上去除率。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例1中MIL
‑
101@CA
‑
GE的制备流程图；
[0020]图2为本专利技术实施例1中MIL
‑
101@CA
‑
GE的XRD图；
[0021]图3为本专利技术实施例1中MIL
‑
101@CAGE的数码图(a)和SEM图(c,d)以及MIL
‑
101(Fe)的SEM图(b)；
[0022]图4为本专利技术实施例2中pH影响MIL
‑
101@CA
‑
GE吸附苯砷酸效果图；
[0023]图5为本专利技术实施例3中MIL
‑
101@CA
‑
GE的吸附动力学拟合图；
[0024]图6为本专利技术实施例4中MIL
‑
101@CA
‑
GE的吸附等温线拟合图；
[0025]图7为本专利技术实施例5中MIL
‑
101@CA
‑
GE吸附苯砷酸前后FT
‑
IR图；
[0026]图8为本专利技术实施例5中MIL
‑
101@CA
‑
GE吸附苯砷酸前后Raman图；
[0027]图9为本专利技术实施例6中MIL
‑
101@CA
‑
GE的循环再生效果图(a)p
‑
ASA和(b)ROX。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0029]下面对本专利技术实施例的3D打印MOFs材料及制备方法、应用进行具体说明。
[0030]本专利技术实施例提供了一种3D打印MOFs材料的制备方法，包括以下步骤：
[0031]S1、制备MIL
‑
101(Fe)。
[0032]进一步地，在本专利技术较佳实施例中，制备MIL
‑
101(Fe)的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印MOFs材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、制备MIL
‑
101(Fe)；S2、将海藻酸钠和明胶加超纯水搅拌成粘滞流体，再将制备好的MIL
‑
101(Fe)倒入，继续搅拌均匀，得到MIL
‑
101(Fe)浆料作为3D打印油墨；S3、将制备好的MIL
‑
101(Fe)浆料放入3D打印机的物料罐中，根据预设的切片模型来控制3D打印机的喷头的运动轨迹，并在喷头移动过程中将MIL
‑
101(Fe)浆料从喷嘴挤出，打印在平台上；S4、将打印成型的样品在交联液中充分交联，得到混合基质，将混合基质冷冻干燥得到3D打印MOFs材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，制备MIL
‑
101(Fe)的步骤包括：S11、将FeCl3·
6H2O加入N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，得到第一溶液；S12、将对苯二甲酸溶于N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，得到第二溶液；S13、将所述第二溶液倒入所述第一溶液中，超声混合溶解，转移至反应釜中进行反应、清洗、干燥后，得到MIL
‑
101(...

【专利技术属性】
技术研发人员：付明来，丁文青，苑宝玲，徐垒，陈晨，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：