[发明专利]用于吸附去除水体中微污染汞的改性ZIF-8材料制备方法及应用

说明书

用于吸附去除水体中微污染汞的改性ZIF‑8材料制备方法及应用，涉及水体中汞的去除技术，具体涉及一种用于吸附去除微污染水体中汞的改性ZIF‑8材料制备方法及其应用。本发明的方法是对ZIF‑8材料改性，通过对制备条件与吸附条件调控使材料吸附除汞达到最优的效果。相比传统ZIF‑8材料，改性制备生物碳气凝胶MOF复合材料对汞的吸附性能更优。

技术领域

本发明涉及水体中汞的去除技术，具体涉及一种用于吸附去除微污染水体中汞的改性ZIF-8材料制备方法及其应用。

背景技术

含汞污染物进入水环境中后会逐渐成为水体底部沉积物与上层水体的营养源。微生物及微生物群落将营养源中的含汞金属摄入并蓄积到生物细胞中，随后通过藻类、贝类、鱼类等食物链富集，成为食物沉积于人体内，长此以往会造成汞中毒。

水体除汞的方法有很多种，常见的有离子交换法、吸附法、还原法、硫化物沉淀法、混凝法和一些其他方法。具体是：

含疏基(R-SH)的树脂，如聚硫苯乙烯对汞离子的吸附有很高的选择性。离子交换法适用于含有毒金属、浓度低且排放量大的废水，但因受水中杂质的影响及交换剂种类、用量和成本的限制而没有被广泛地推广使用。而且含汞水体经过阴离子树脂和阳离子树脂处理后的最低出水浓度为1-5μg·L-1，需要辅助二级处理才能达到较好的处理效果。

膨润土对Hg也有吸附作用，结果表明，膨润土对Hg的吸附机理主要基于蒙脱石的阳离子交换吸附，必须加一定量合适的絮凝剂才能解决膨润土难以与水分离的特点。有机膨润土除Hg效果略好与膨润土，并且成本低，操作简便的优点，使其可以推广应用于实际废水处理中。此方法虽比较简单，但只适用于含汞废水成分比较单一的情况。

利用铁粉处理含汞废水，通过不同金属间的氧化还原反应以及铁粉表面的吸附作用，汞去除率达90%以上。还原法的主要优点是操作简便、沉渣量小、安全可靠，而且最终可以将金属汞回收，但对含汞浓度较低的水体处理效果一般。

利用氨基酸改性TiO₂对水体中的Hg²⁺进行去除，结果表明不经过改性的TiO₂几乎没有除汞效果，而经过改性后的TiO₂配合甲醇等可以极大提高其对汞的去除效果。

吸附法是一种简单易行的水处理技术，一般适合于处理量大、浓度较低的水处理体系。该方法一般选用具有高比表面积、不溶性的固体材料作吸附剂，通过物理吸附、化学吸附等机制将水中的汞污染物固定在自身表面，从而达到除汞的目的。常用吸附剂有活性明矾、有机聚合体、高岭土、石英砂以及天然或合成的金属氧化物及其水合氧化物等。

20世纪90年代，Yaghi等设计并合成了一种由金属与多齿型羧基有机物组合而成的金属有机骨架多孔材料。虽然其比表面积达到了3000m²·g^-1，但是孔隙率和化学稳定性都不高。研究人员开始研究新型的阴、阳离子及中性配位聚合物，致使现在有大量的MOFs材料被合成。

沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)是近年来被合成出来的一类新型金属有机骨架材料，具有与沸石多孔材料类似的骨架结构。ZIF-8的特点是晶体构造简单，孔道规整且对称性高，热稳定性和化学稳定性高，是ZIFs材料中比较有代表性的材料。

目前ZIF-8主要用于气体的吸附分离，因其骨架结构中的笼比一般的沸石分子筛大，特别是对二氧化碳、烷烃烯烃的选择性吸附有很好的效果，但未见ZIFs材料用于水体中重金属离子的去除的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于吸附去除微污染汞水体中的改性ZIF-8材料制备方法，通过对制备条件与吸附条件调控使材料吸附除汞达到最优的效果。

用于吸附去除水体中微污染汞的改性ZIF-8材料制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：