[发明专利]一种铁基二维双金属有机配合物及其在污水处理中的应用

说明书

本发明属重金属污染物吸附材料技术领域，为解决现有吸附材料为静电吸附的方式，回收利用前先经过脱附阶段，难以直接对阳离子和阴离子同时进行吸附的问题，提供一种铁基二维双金属有机配合物及其在污水处理中的应用，结构简式为：Fe³⁺/M²⁺‑OL，M²⁺为在水中无毒的二价金属离子，OL为苯甲酸、对苯二甲酸、均苯三酸中的任意一种。该吸附材料吸附二价重金属阳离子污染物，回收烘干后直接吸附重金属的酸根阴离子污染物。对金属阳离子有良好的吸附作用，吸附后的材料呈现一定的晶体特性，回收利用进行二次吸附阴离子污染物，吸附效果良好。即可吸附水中阳离子污染物，又可吸附阴离子污染物。为重金属离子的吸附开辟一种新的途径。

技术领域

本发明属于重金属污染物吸附材料技术领域，具体涉及一种铁基二维双金属有机配合物及其在污水处理中的应用，该铁基二维双金属有机配合物同时吸附污水中的二价重金属阳离子和重金属的酸根阴离子污染物。

背景技术

目前，人类资源短缺和饮用水安全问题日益突出，水污染成为人们广泛关注的话题。其中，重金属离子的吸附是重要一环。为了达到吸附量的最大化，一般采用纳米材料使得比表面积加大来对重金属离子进行吸附，并取得了一定的成效。其目的是通过增加吸附材料的吸附位点来增强与重金属离子的亲和力。Fe基纳米复合材料与Mg基纳米复合材料是水处理中常用的吸附剂，一般以球形的氧化物形式居多，并取得了一定的效果，吸附机制主要是静电吸附。

近年来，二维金属纳米复合材料由于其优异的物理化学特性而受到广泛关注，并且在电催化、光催化、能量存储等方面有了丰硕的成果。二维的表面特性使得其表面存在大量的活性位点，易与其他离子相结合或发生置换。因此，二维金属纳米复合材料在水处理中有着广泛的应用前景。在各类吸附剂中，有少部分吸附剂可回收再利用，但此类吸附剂回收利用前都会先经过一个脱附阶段，且静电吸附的机制很难对阳离子和阴离子同时有吸附效果，所以，如果能利用一种吸附材料既可吸附阳离子污染物，又能吸附阴离子污染物，同时无需进行脱附过程直接进行二次吸附。这种吸附方式在污水处理去除重金属离子领域的一个重要突破。

发明内容

本发明为了解决现有纳米复合材料作为吸附剂采用静电吸附的方式，在回收利用前都会先经过一个脱附阶段，难以直接对阳离子和阴离子同时进行吸附的问题，提供了一种铁基二维双金属有机配合物及其在污水处理中的应用，该铁基二维双金属有机配合物在吸附污水中的二价重金属阳离子后，不需要再经过脱附阶段，可以直接吸附污水中的重金属的酸根阴离子污染物。

本发明由如下技术方案实现的：一种铁基二维双金属有机配合物，所述铁基二维双金属有机配合物的结构简式为：Fe³⁺/M²⁺-OL，所述M²⁺为在水中无毒的二价金属离子，OL（Organic Ligands）为有机配体，OL为苯甲酸（BA）、对苯二甲酸（PTA）、均苯三酸(TA)中的任意一种。

所述M²⁺优选为Mg²⁺或Ca²⁺。

所述铁基二维双金属有机配合物吸附二价重金属阳离子污染物，回收烘干后直接吸附重金属的酸根阴离子污染物。

具体吸附方法为：

（1）吸附二价重金属阳离子；铁基二维双金属有机配合物质量与二价金属阳离子溶液的比例为：Fe³⁺/M²⁺-OL：二价重金属阳离子溶液=2:5 mg/ml，所述二价重金属阳离子溶液中的二价金属阳离子浓度为5 mg/L~1000 mg/L，超声分散后磁力搅拌8h，达到吸附平衡即可；

（2）将饱和吸附后的材料回收，在50~80 ℃下烘干过夜备用；