【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水处理材料及其制备方法和处理水的方法，尤其涉及一种去除水中有机污染物的材料及其制备方法和处理水的方法，属于水处理材料和方法领域。
技术介绍
1、有机污染物广泛存在于各类水体当中，能够通过废水排放、下水道泄漏/溢流和田间径流等多种途径被引入到水环境中。有机污染物具有不同程度的毒性，威胁水生生态系统安全，在人体内累积亦会造成各种急慢性疾病的发生，影响人体健康，对其污染控制日显迫切。过硫酸盐高级氧化被认为是一种有效的降解水中有机污染物的技术。一些方法已被用于活化过硫酸盐，例如通过直接施加额外能量(光、热、超声、辐射)、过渡金属离子、金属材料、非金属材料(碳基、硼基)。与金属材料相比，碳基材料往往更安全环保，但是常规碳基材料在实际应用遇到了传质受限、表面污染、稳定性差、易聚集等一系列问题。
2、金属有机框架或可作为制备高性能碳基材料的前驱体，其具有高孔隙率、高金属分散性和孔径可控的优势。高效活性位点的生成及其配位环境的优化，是提高其催化性能的关键，例如配位数的调控、引入杂原子作为配位原子以及不同催化位点的协同效应。但是如何选择合适的杂原子掺杂扰动电子结构以控制自由基产生还有待进一步研究突破。此外，在传统的过硫酸氧高级氧化水处理体系中，反应物的传质效率较低，使用后催化剂的回收利用较困难，水处理的有效性和经济性有待进一步提高。
技术实现思路
1、专利技术目的：为解决现有技术所存在的问题，本专利技术的第一目的是提供一种兼具高效的吸附、催化和分离性能的去除水中有机污染
2、技术方案：本专利技术所述一种去除水中有机污染物的材料，所述材料包括前驱体和活性催化组分，所述前驱体为酸蚀刻的金属有机框架材料，所述活性催化组分为在前驱体上掺杂的硫配位原子形成噻吩基团后在惰性气体条件下高温热解后的碳化材料。
3、进一步地，金属有机框架材料为钴基沸石咪唑酯骨架结构材料。
4、更进一步地，所述金属有机框架材料为zif-67。
5、进一步地，酸刻蚀使用酸性二甲酚橙、没食子酸或单宁酸中的一种。
6、进一步地，钴基沸石咪唑酯骨架结构材料制备方法包括以下步骤：
7、将2-甲基咪唑溶于甲醇得a溶液，将六水合硝酸钴加入甲醇中，搅拌直至完全溶解得b溶液，将a溶液倒入b溶液中，剧烈搅拌，在室温下老化，用甲醇离心洗涤多次，真空干燥即得。
8、更进一步地，所述2-甲基咪唑和六水合硝酸钴质量比为1：1～2：1。
9、更进一步地，a溶液中2-甲基咪唑的浓度是80～100mg/ml。
10、更进一步地，b溶液中六水合硝酸钴的浓度为20～30mg/ml。
11、更进一步地，所述剧烈搅拌的时间为10-20min。
12、更进一步地，所述老化的时间为24h以上。
13、更进一步地，所述真空干燥的温度为60～70℃，真空干燥的时间为10～24h。
14、更进一步地，所述洗涤多次为3次以上。
15、进一步地，酸蚀刻的金属有机框架材料的制备包括以下步骤：
16、将钴基沸石咪唑酯骨架结构材料超声，倒入酸溶液中，搅拌，用去离子水和无水乙醇洗涤多次，离心收集得到粉末，真空干燥，得到酸刻蚀的前驱体材料。
17、更进一步地，钴基沸石咪唑酯骨架结构材料与酸溶液的固液比是1：1～3：1mg/ml。
18、更进一步地，酸溶液的浓度为3～8mg/ml。
19、更进一步地，搅拌的时间为30-60min。
20、更进一步地，洗涤多次为洗涤5次以上。
21、更进一步地，真空干燥的温度为60-70℃，真空干燥的时间为10-24h。
22、本专利技术所述去除水中有机污染物的材料的制备方法，包括以下步骤：
23、(1)配位环境调控：将前驱体酸刻蚀的金属有机框架材料与硫脲混合，搅拌，离心收集产物，用甲醇洗涤多次，真空干燥，得到硫掺杂的粉末；
24、(2)活性位点构筑和材料结构优化：将步骤(1)得到的硫掺杂的粉末在连续流动的惰性气体氛围下进行热解，冷却，研磨即得。
25、进一步地，步骤(1)中，硫脲与酸刻蚀的金属有机框架材料的质量比为1：1～1：2。
26、进一步地，步骤(1)中，搅拌的时间为12～24h。
27、进一步地，步骤(1)中，洗涤多次为洗涤3次以上。
28、进一步地，步骤(1)中，真空干燥的温度为60-70℃，真空干燥的时间为10-24h。
29、进一步地，步骤(1)中，惰性气体为氩气、氮气或氦气。
30、进一步地，步骤(2)中，热解的升温速率为2～5℃/min，热解的温度为700～900℃，热解的时间为3～6h。
31、一种催化滤膜，包括以本专利技术所述去除水中有机污染物的材料、聚偏二氟乙烯(pvdf)和聚乙烯吡咯烷酮(pvp)为原料，进行膜内偶联，涂布于玻璃板上，浸入水和乙醇混合液中进行相变形成催化滤膜。
32、进一步地，包括将本专利技术所述的去除水中有机污染物的材料分散到二甲基乙酰胺溶液(dmac)中，超声，加入pvdf和pvp后进行水浴搅拌得到溶液，使用刮刀将溶液涂抹在玻璃板上，而后浸入水和乙醇混合液中进行相变制成催化滤膜。
33、更进一步地，dmac、pvdf和pvp的重量比为82：15：3～84：15：1。
34、更进一步地，本专利技术所述的去除水中有机污染物的材料为pvdf重量的1～7wt％。
35、更进一步地，超声处理的时间为1～3h。
36、更进一步地，水浴搅拌的温度为60～70℃，水浴搅拌的时间为6～12h。
37、更进一步地，催化滤膜的厚度为200～600μm。
38、更进一步地，相变溶液为水和乙醇混合液，两者重量比为1：1～1：4。
39、一种去除水中有机污染物的方法，利用本专利技术所述去除水中有机污染物的材料或本专利技术所述的催化滤膜用作非均相催化剂进行过硫酸盐活化水处理。
40、进一步地，在待处理水体中投加过硫酸盐和本专利技术所述的去除水中有机污染物的材料，搅拌处理，待水体得到净化后用磁分离或过滤进行材料的回收再利用；
41、或者，将含过硫酸盐的待处理水经压力驱动穿透流经本专利技术所述的催化滤膜即可。
42、本专利技术所述去除水中有机污染物的材料的制备过程包括催化成分原位生成、材料结构优化等步骤，其中，催化组分为钴基沸石咪唑酯骨架结构材料上衍生噻吩基团，结构优化为通过高温热解衍生配位结构优化的活性位点和限本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种去除水中有机污染物的材料，其特征在于，所述材料包括前驱体和活性催化组分，所述前驱体为酸蚀刻的金属有机框架材料，所述活性催化组分为在前驱体上掺杂的硫配位原子形成噻吩基团后在惰性气体条件下高温热解后的碳化材料。
2.根据权利要求1所述的去除水中有机污染物的材料，其特征在于，金属有机框架材料为钴基沸石咪唑酯骨架结构材料，酸蚀刻使用酸性二甲酚橙、没食子酸或单宁酸中的一种。
3.根据权利2所述的去除水中有机污染物的材料，其特征在于，酸蚀刻的金属有机框架材料的制备包括以下步骤：
4.根据权利3所述的去除水中有机污染物的材料，其特征在于，钴基沸石咪唑酯骨架结构材料与酸溶液的固液比是1：1～3：1mg/mL，酸溶液的浓度为3～8mg/mL，搅拌的时间为30～60min，洗涤多次为洗涤5次以上，真空干燥的温度为60～70℃，真空干燥的时间为10～24h。
5.权利要求1～4任一项所述去除水中有机污染物的材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，硫脲与酸刻蚀的金属有机框架材料
7.根据权利5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，热解的升温速率为2～5℃/min，热解的温度为700～900℃，热解的时间为3～6h。
8.一种催化滤膜，其特征在于，包括以1～4任一项所述去除水中有机污染物的材料、聚偏二氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮为原料，进行膜内偶联，涂布于玻璃板上，浸入水和乙醇混合液中进行相变形成催化滤膜。
9.一种去除水中有机污染物的方法，其特征在于，利用1～4任一项所述去除水中有机污染物的材料或权利要求8所述的催化滤膜用作非均相催化剂进行过硫酸盐活化水处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在待处理水体中投加过硫酸盐和1～4任一项所述去除水中有机污染物的材料，搅拌处理，待水体得到净化后用磁分离或过滤进行材料的回收再利用；
...【技术特征摘要】
1.一种去除水中有机污染物的材料，其特征在于，所述材料包括前驱体和活性催化组分，所述前驱体为酸蚀刻的金属有机框架材料，所述活性催化组分为在前驱体上掺杂的硫配位原子形成噻吩基团后在惰性气体条件下高温热解后的碳化材料。
2.根据权利要求1所述的去除水中有机污染物的材料，其特征在于，金属有机框架材料为钴基沸石咪唑酯骨架结构材料，酸蚀刻使用酸性二甲酚橙、没食子酸或单宁酸中的一种。
3.根据权利2所述的去除水中有机污染物的材料，其特征在于，酸蚀刻的金属有机框架材料的制备包括以下步骤：
4.根据权利3所述的去除水中有机污染物的材料，其特征在于，钴基沸石咪唑酯骨架结构材料与酸溶液的固液比是1：1～3：1mg/ml，酸溶液的浓度为3～8mg/ml，搅拌的时间为30～60min，洗涤多次为洗涤5次以上，真空干燥的温度为60～70℃，真空干燥的时间为10～24h。
5.权利要求1～4任一项所述去除水中有机污染物的材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利5所...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴东海，易尘尘，陆光华，侯俊，魏磊，张佩，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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