[发明专利]一种MOFs材料用于吸附水体中痕量汞离子的用途及方法

说明书

本发明属于环境科学技术领域，具体涉及一种金属有机骨架材料用于吸附水体中痕量汞离子的用途，并进一步公开了一种利用金属有机骨架材料吸附水体中痕量汞离子的方法。本发明以MOFs材料DUT‑67用于吸附去除环境水样中的汞离子，能有效的吸附环境水体中的汞离子。经检测，本发明所述方法对于环境水样的痕量汞离子去除率较高，去除完后水样中的汞离子含量符合标准。

技术领域

本发明属于环境科学技术领域，具体涉及一种金属有机骨架材料用于吸附水体中痕量汞离子的用途，并进一步公开了一种利用金属有机骨架材料吸附水体中痕量汞离子的方法。

背景技术

汞是一种具有很高毒性和生物可积累性的重金属污染物，其在水中浓度通常在ppb量级，汞对于生物体具有极大的危害，即使在很低的浓度范围内，汞也会对人体产生很大的毒害作用。20世纪50年代日本发生的水俣病事件，更使人们充分认识到汞的危害。目前已知的有机汞中，甲基汞的毒性最强，并且各国学者通过深入研究甲基汞对人体毒害的机理，获知甲基汞可以通过水生食物链富集放大，在高营养级生物中高度富集，并且甲基汞能通过人体血障和脑障对人的中枢神经系统产生危害。随着人们对汞在生态环境系统中危害性认识的不断深入，人们开始有意识的控制汞的使用和排放量。2017年8月16日，《关于汞的水俣公约》生效，这是近十年来环境与健康领域内订立的一项新的全球性公约，促使政府采取具体措施控制人为的汞污染。世界卫生组织(WHO)标准规定，饮用水中最大汞许可含量为1ppb(MicrochimActa，2014，181：435-444)，美国环保局(USEPA)建议饮用水中汞最高浓度是2ppb(Applied Surface Science，2013，282：415-424)；对于废水排放相关汞含量，欧盟(EC)标准为低于5ppb，我国标准规定最高允许排放浓度为50ppb。因此，去除环境水体中微量、痕量、乃至超痕量汞变得十分重要。

在已知的去除水中污染物的方法中，吸附法由于具有吸附效率高、操作简单、花费较少和较低的二次污染等优点而被广泛应用于净化过程，也成为水污染治理中的首选方法，并逐步开发出多种性能的吸附载体。

金属-有机骨架化合物(Metal-Organic Frameworks，MOFs)是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有周期性无限网络结构的新型晶态多孔材料，是一类特殊的配位聚合物(Coordination Polymers，CPs)。MOFs具有孔隙率高、比表面积大、结构多样、表面易于修饰、化学和热稳定性较好等优点，并可以通过选择不同的金属离子和有机配体，调控MOFs的网络拓扑结构、孔洞的大小和形状，以实现大孔径、大比表面积的多功能多孔材料的构筑。正是由于MOFs材料具有的多功能性、可调控性，可修饰性和多孔性，使其在异相催化、手性拆分、气体存储与分离、分子识别、主客体分子(离子)交换、光电材料、磁性材料等方面具有广阔的应用前景，已成为人们关注研究的热点。

近几年，MOFs在吸附去除水中重金属离子等污染物方面的研究也得到了广泛的关注。Xiong等人(Journal of Soild State Chemistry，2014，246，16-22)应用MOF-74吸附超低浓度的汞离子(5-50ppb)，其去除率为9％-72.26％。Luo等人(Journal of MaterialsChemistry A，2015，3，9616-9620)应用含羟基和酰胺基团的MOF吸附低浓度的汞离子(1-5ppb)，去除率为42-84％。但是，上述MOFs材料去除后的水样中汞离子浓度很难低于1ppb。这主要是由于这些MOFs材料配位点与金属离子的配位能力不够强，导致其对外界的金属离子作用很弱，这极大的限制了MOFs作为环境水体低浓度重金属离子吸附剂的应用。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种MOFs材料用于吸附去除水体中痕量汞离子的用途，并进一步公开了一种利用金属有机骨架材料吸附水体中痕量汞离子的方法。