[发明专利]一种利用废水制备ZIFs/丝瓜络复合材料的方法

说明书

本发明提供了一种利用含锌废水制备ZIFs并负载于丝瓜络，且深度处理有机废水的方法。制备方法如下：首先，将活化的丝瓜络转移至2‑甲基咪唑溶液中超声分散；然后，在搅拌下，逐滴加入废水溶液；最后，取出丝瓜络经洗涤、干燥，获得ZIFs/丝瓜络复合材料。本发明以含锌废水为原料，制备ZIFs用于光催化降解有机废水，实现以废治废的目的。同时，以可再生、低污染的丝瓜络作为金属有机框架的载体，实现催化剂的快速分离和循环使用，避免二次污染。本发明制备了一种高效的环保型光催化剂，提供了一种成本低廉、环保、简便易操作的制备方法。

技术领域

本发明属于复合材料和废水处理技术领域，尤其涉及一种复合材料的制备方法及应用。

背景技术

随着工业化进程的加快，环境问题变得日益紧迫。其中，工业废水的处理仍然是全球面临的重大环境问题之一(Z. Shi et al., Environ. Sci. Technol. 47 (2013)3761-3767.)。通常，废水包括冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水以及染料废水等。由于废水中污染物工业废水种类繁多，成分复杂，处理过程显得十分复杂。因此进一步开发对工业废水的综合利用，化害为利具有十分重要的意义。

电镀作为一种常见的工业技术，在许多行业中扮演着不可替代的作用。但是也伴随着大量的电镀废水产生。这些废水含有大量的重金属离子、有机化合物、无机化合物等有害物质，通过食物链的作用，将对人类健康和环境产生重大影响。尽管一些方法已经被用在电镀废水的处理，如化学沉淀法、氧化还原法、蒸发浓缩法、吸附法等（S. S. Hosseini etal., J. Water Process Eng. 9 (2016) 78–110）。然而，处理后的重金属往往难以进行二次回收利用。因此，迫切需要利用简便的方法实现对废水中重金属离子的二次利用。

金属有机骨架（MOFs）作为一种新兴的多孔材料，以高比表面积、可控的多孔结构和良好的骨架结构等优点成为材料科学领域的研究热点之一，具有许多潜在的应用前景(Xiong et al., Sci. Total Environ. 627 (2018) 235-244.)。其中，ZIF-8由于其在水溶液中具有较高的热稳定性和化学稳定性，已成为研究最广泛的催化MOFs材料(Moghaddamet al., Microchemical J. 150 (2019) 104-185.)。一些研究已经将ZIF-8作为光催化剂运用在废水处理领域(Wang et al., Chem. Eng. J. 328 (2017) 927-942)。然而，ZIF-8材料通常是以细小分散的粉末形式获得的，这严重限制了其在废水处理中的应用。因此，实现ZIF-8的固定能够更大程度的发挥实际运用。

丝瓜络，作为一种成本低、可再生和可降解的纤维网状生物质材料，已经得到了广泛的关注(Xiao et al., Bioresource Technology. 118 (2012) 619-623)。这种天然生物质材料的支柱具有微细胞结构，其圆筒状的果实具有网状的三维管束系统和连续的中空结构(Gupta et al., Carbohydrate polymers. 98 (2013) 1214-1221.)。由于其具有机械强度高、稳定性好、富含官能团等优点，一些工作已经使用改性的丝瓜络作为催化剂载体在废水处理中发挥重要作用(Yang et al., J. Clean. Prod. 200(2018)945-953.)。

因此，我们利用电镀含锌废水和丝瓜络制备ZIFs/丝瓜络复合材料用于废水中有机物的降解。以电镀废水中的锌离子作为ZIF-8的锌源，合成含有光催化剂ZIF-8的非均质金属有机框架材料。同时，以丝瓜络作为催化剂载体，使得催化剂能够简便的从水中分离，实现催化剂的快速分离以及循环使用。本发明制备了一种高效的环保型光催化剂，提供了一种简便易操作的制备方法，实现以废治废的目的。