[发明专利]一种快速检测亚甲基蓝的共价有机框架材料及其制备方法与应用

说明书

一种快速检测亚甲基蓝的共价有机框架材料及其制备方法与应用，它涉及共价有机框架材料及其制备方法与应用。它是要解决现有的材料对亚甲基蓝吸附能力较弱、吸附作用的时间响应过长、单一选择性吸附能力较低的技术问题。本发明的共价有机框架材料的基本结构单元为：本发明的共价有机框架材料是由联苯四醛与2,5‑二氨基苯磺酸反应制得。该共价有机框架材料作为吸附剂，可通过裸眼或紫外光谱法检测水中的亚甲基蓝。它对亚甲基蓝的检测方法简便，易操作，3min达到吸附平衡，对亚甲基蓝的最大吸附量为1565.8mg·gsupgt;‑1/supgt;，且可循环使用。可用于水中亚甲基蓝的鉴别和去除领域。

技术领域

本发明涉及共价有机框架材料及其制备方法与应用。

背景技术

有机染料亚甲基蓝(MB)因其在纺织、皮革、造纸、印刷等行业的广泛应用，已被列为地表水中的一类严重污染物。这些染料会造成环境污染问题，并且在环境中的释放会导致人和动物患有健康疾病，如眼睛烧伤或眼睛永久性损伤。亚甲基蓝很难完全去除，因为其稳定的芳香族结构由生色团和极性基团组成。已经开发了各种技术来提高MB的去除效率，包括吸附、化学氧化和电凝聚。其中，吸附被证明是特别有效的，主要是因为它的简单和高效。共价有机框架(COFs)是一种由于可逆化学反应通过共价键形式将一些相对原子质量较轻的元素(碳，氮，氧和硼等)连接起来，生成的一种晶态多孔聚合类有机二维或三维材料。COFs是由有机建筑单元共价连接成延伸结构制成的结晶材料，在储气和OPC等各种应用中显示出巨大的潜力。

近年来，越来越多科研工作者进行了对亚甲基蓝染料吸附的研究工作。2021年第9卷第5期的《环境化学工程学报》上的文章《自来水厂污泥和污水污泥合成磁性生物炭及其去除亚甲基蓝的潜力》中通过一步水热法合成制备的磁性生物炭复合材料(SBMB)，用于去除水中的亚甲蓝，该化合物去除亚甲基蓝过程快速，但是最大亚甲基蓝(MB)吸附容量只有186.003mg/g^-1。2020年第24卷第11期的《沙特化学会杂志》第896-905页的文章《Fe型MOF对亚甲基蓝吸附的功能化作用》中报道了通过溶剂热法合成铁基金属有机骨架(MOF-Fe)，MOF-Fe的最佳负载量分别为312.5mg/g^-1，但需一小时左右才会显示出吸附效果。2021年第36卷的《分子液体杂志》中的文章《β-环糊精和磁性氧化石墨烯改性多孔复合水凝胶作为吸附阳离子染料的超强吸水剂：吸附性能、吸附机理和水凝胶柱工艺研究》中报道了通过一锅聚合法制备了聚丙烯酸基多孔超吸水复合水凝胶吸附剂β-CD/MGO/PAA，该材料亚甲基蓝具有良好的去除能力，但并不是单一的吸附亚甲基蓝染料。

根据目前文献的报道，吸附废水中亚甲基蓝的材料主要存在以下缺陷：

1、对亚甲基蓝具有吸附作用的材料种类较少；

2、目前报道的材料对亚甲基蓝的吸附能力较弱，平衡吸附量较低；

3、材料对亚甲基蓝吸附作用时间过长；

4、材料对于亚甲基蓝的单一选择性吸附能力较低。

发明内容

本发明要解决现有的材料对亚甲基蓝吸附能力较弱、吸附作用的时间响应过长、单一选择性吸附能力较低的技术问题，而提供一种快速检测亚甲基蓝的共价有机框架材料及其制备方法与应用。该共价有机框架材料是一种吸附能力较高、吸附作用响应时间短，能够对亚甲基蓝单一吸附的高效共价有机框架材料。

本发明的快速检测亚甲基蓝的共价有机框架材料的基本结构单元如下式所示：

上述的快速检测亚甲基蓝的共价有机框架材料的制备方法，按如下步骤进行：

一、按联苯四醛与2,5-二氨基苯磺酸的物质的量的比为1：(1～5)的比例，将联苯四醛与2,5-二氨基苯磺酸分散于有机溶剂Ⅰ中，加入酸作为催化剂，混合均匀，得到反应液；

二、将反应容器密封，并降温至–40℃以下，然后抽真空；