[发明专利]一种多孔材料吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多孔材料吸附剂及其制备方法和应用，将1,3,5‑苯三甲酸和八水合氯氧化锆溶于甲酸和N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶剂中，加热得到白色沉淀，洗涤后得到多孔材料；将多孔材料溶入乙二胺四乙酸(EDTA)二钠溶液中，加热，过滤，洗涤后得到具有羧基官能团的EDTA改性MOF‑808。本发明的MOF‑808‑EDTA多孔吸附剂能够高效去除水中的全氟烷基物质，主要为全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)。同时还能高效的去除水中的重金属离子污染物，主要为Hg²⁺、As²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺等重金属离子，从而使得饮用水水质符合对生活饮用水所设定的标准和要求。

技术领域

本发明属于去除水中污染物的吸附剂制备领域，具体涉及一种能够高效去除水中全氟烷基污染物及重金属离子的多孔材料及其制备方法。

背景技术

根据污染物类型水体污染可划分为：有机物污染、重金属污染和微生物污染。在品类繁多的有机物污染中，全氟烷基物质(PFASs)作为一类新型的持久性有机污染物，因其显著的热及化学稳定性、高表面活性、生物富集性、高毒性以及难降解等特性一直是废水处理的难题。目前，大量的饮用水源已遭到了PFASs不同程度的污染。由于自来水厂的传统净化工艺无法有效去除水中的PFASs，这使得大众面临的PFASs暴露风险极高。而由PFASs所引发的环境污染问题已经对水生生态系统和人们的身体健康构成了巨大的威胁。因此，经济高效的去除自来水中的PFASs物质具有非常重要的科学价值和现实意义。

此外，重金属离子Hg²⁺、As²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺等也常见诸于各类工农业废水中，这些废水一旦进入到自然水体中将对水生生态系统和人们的生产生活造成严重危害，人们一旦饮用了重金属超标的水或食用了遭受重金属污染的鱼虾等水产品将会引发严重的肾脏和心脑血管损伤，而重金属在体内的长期存在，还将增大致癌风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔材料吸附剂及其制备方法和应用，以克服饮用水中全氟烷基污染物及重金属离子等处理过程中存在的难题，本发明开发了一种含有功能性官能团的多孔吸附剂材料，该吸附剂具有比表面积高、吸附容量大、吸附速率快、易于循环再生以及制备方法简单等优点，这使其在水中污染物的处理领域具有良好的应用前景。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多孔材料吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将1,3,5-苯三甲酸和八水合氯氧化锆放入反应容器中，加入反应溶剂，在100～130℃下反应2～3天，得到混合液A；

步骤二：将步骤一得到的混合液A过滤，收集白色沉淀A，之后分别用N,N-二甲基甲酰胺、去离子水和丙酮溶液浸泡，去除能够溶解的有机物；

步骤三：将步骤二得到的材料真空干燥；

步骤四：将步骤三得到的材料加入乙二胺四乙酸二钠的水溶液中，50～80℃反应1～2天，得到混合液B；

步骤五：将步骤四得到的混合液B过滤，收集白色沉淀B，之后分别用去离子水和丙酮溶液浸泡，去除未反应的乙二胺四乙酸二钠；

步骤六：将步骤五得到的材料真空干燥，即获得多孔材料吸附剂。

进一步地，所述的1,3,5-苯三甲酸和八水合氯氧化锆的摩尔比为1:3。

进一步地，所述的反应溶剂为甲酸和N，N-二甲基甲酰胺的混合物，且所述甲酸和N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1:1。

进一步地，步骤一所述的反应溶剂与原料1,3,5-苯三甲酸的比例为：V_反应溶剂:n_{1,3,5-苯三甲酸}＝100ml:1mmol。