[发明专利]一种Al-MOFS/木炭复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种Al‑MOFS/木炭复合材料及其制备方法与应用，包括：将木材真空浸渍在Al(NO₃)₃·9H₂O的饱和溶液中，24h后取出，并以60℃干燥24h,从而得到负载Al³⁺的木材；将负载Al³⁺的木材放置于马弗炉中，并在空气气氛中250℃煅烧6h，然后放置于管式炉中，并在氮气气氛中600℃煅烧2h，从而得到Al₂O₃/木炭复合物；将所述Al₂O₃/木炭复合物和氨基对苯二甲酸放入去离子水中，并进行30min的超声处理，然后在110℃中反应6h，再进行洗涤和干燥，从而得到Al‑MOFs/木炭复合材料。本发明不仅克服了粉体纳米MOFs不易回收的缺点，而且实现了对水体中铅离子快速高效、多次循环和选择性去除。

技术领域

本发明涉及水体中铅离子去除技术领域，尤其涉及一种Al-MOFS/木炭复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

铅污染主要来源于工厂排出的“三废”、含铅汽油的排放、铅酸蓄电池生产等。进入水环境的铅，由于不能被生物降解，可在生物体内长期积累，并沿食物链传递，进而危害人体健康。铅对人体的危害是长期的，一旦铅在体内富集，对人体健康产生的损害是不可逆的。吸附法被认为是污染水体处理的最有效手段之一，其工艺比较简单并且效果显著，因而备受研究者所关注。

近年来，对吸附剂的研究逐渐由单一的吸附剂向新型复合吸附材料转变。复合型吸附材料能够弥补两种或几种单一的吸附材料本身的缺点，在保证吸附量的同时，使新型复合吸附材料再生程序简单，容易回收再利用，达到经济高效的目的。金属有机框架(MOFs)是一种由金属离子和有机配体组成的多孔晶体材料，它具有良好的吸附性能和分离能力，对废水中有机污染物和重金属离子的吸附都表现出了良好的效果，但是MOFs材料大都是以粉末的状态存在，在实际运用中会造成管路堵塞和难回收的问题，因此在多孔基片上生长或沉积MOFs颗粒，将MOFs固定在成型基体上制备复合物具有非常重要的意义。

在现有技术中，最简单的在生物质上负载MOFs的方法就是直接生长法，它是将MOFs合成的前驱体金属离子和有机配体等与生物质混合，在水热条件下一步合成，但是这种方法所制备的MOFs材料很难均匀的负载在木材内部。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种Al-MOFS/木炭复合材料及其制备方法与应用，不仅克服了粉体纳米MOFs不易回收的缺点，而且改善了生物质材料对重金属的去除性能，提高了对水中铅离子的去除效率，实现了对水体中的铅离子快速高效、多次循环和选择性去除的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种Al-MOFs/木炭复合材料的制备方法，包括：

步骤1、将木材真空浸渍在Al(NO₃)₃·9H₂O的饱和溶液中，24h后取出，并在60℃的烘箱中干燥24h,从而得到负载Al³⁺的木材；

步骤2、将所述负载Al³⁺的木材放置于马弗炉中，并在空气气氛中250℃煅烧6h，升温速率为2℃/min，然后放置于管式炉中，并在氮气气氛中600℃煅烧2h，升温速率为2℃/min，从而得到Al₂O₃/木炭复合物；

步骤3、按照所述Al₂O₃/木炭复合物:氨基对苯二甲酸＝2:1的质量比，将所述Al₂O₃/木炭复合物和氨基对苯二甲酸放入去离子水中，并进行30min的超声处理，然后在110℃中反应6h，再进行洗涤和干燥，从而得到Al-MOFs/木炭复合材料。

优选地，所述木材的长为5mm、宽为5mm、厚为1mm。