[发明专利]一种高效选择性吸附水溶液中Cr（VI）离子的高稳定DUT-52材料的应用

说明书

本发明公布了一种能够从水溶液中高效选择性吸附Cr(VI)离子的高稳定DUT‑52材料的应用。具体内容如下：(1)利用水热法制备了高稳定的DUT‑52材料，并使用XRD、TGA、SEM和XPS对其结构、稳定性和形貌进行表征。(2)设计了单因子实验、动力学实验、热力学实验、竞争离子实验和材料再生实验，系统研究其对水溶液中Cr(VI)离子的吸附过程。(3)基于氢键相互作用，其最大去除率为96.4％，最大吸附量为120.68mg·g^‑1，且具有良好的选择性吸附和材料再生。本发明制备工艺简单，所制得的材料具有高的化学和热稳定性，重复性好，具有很强的可操作性和实用性，可以应用于废水中Cr(VI)离子的处理，具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于微纳米材料合成技术领域，具体涉及一种高效选择性吸附水溶液中Cr(VI)离子的高稳定DUT-52材料的应用。

背景技术

铬在自然界中主要以+3和+6两种价态存在，其中Cr(VI)离子具有较强的毒性、致突变性和致癌性，可以通过多种途径进入人体各个器官，对身体造成损伤，轻则会引发声音沙哑、鼻粘膜的萎缩，重则就会导致鼻中隔穿孔、肺气肿和肺硬化等病症。目前，Cr(VI)离子的去除方法主要有沉淀法、膜分离法、吸附法、离子交换法、生物处理法和化学氧化法等，以及这些方法的组合应用。上述几种方法有的工程技术难度高、潜在风险大、成本投入大，有的吸附容量低、选择能力弱等问题。吸附法由于具有操作容易、高效、吸附量大且部分吸附剂具有可循环再生等优点被广泛使用，然而活性炭、大孔树脂、天然沸石、分子筛和硅胶等大自然中存在的微孔吸附材料，由于其结构不规则且相对复杂，缺乏用于捕获废水中Cr(VI)离子的官能团或特征结构，并且没有足够大的孔道和纳米笼用于捕获与储存Cr(VI)离子。

近年来，一类由无机金属离子与有机配体构筑的金属有机框架(Metal organicframeworks，简称MOFs)功能材料，与传统的沸石、分子筛和活性炭相比，具有可调的框架结构、较高的孔隙率、超大的比表面积、良好的稳定性和合成过程简单等优点。从结构上讲，重金属离子进入MOFs材料的纳米孔道或者纳米笼中，会与活性位点发生相互作用，从而实现高效捕获与分离的功能。然而，在实际应用中将面临各种恶劣的环境，要求MOFs材料具有高的热稳定和化学稳定性。到目前为止，只有少量的MOFs材料能够同时具有高的热稳定性和化学稳定性，例如沸石咪唑框架结构(ZIFs)序列、MIL序列、卟啉类MOFs和锆基MOFs材料。

近年来，高稳定MOFs材料在捕获与分离Cr(VI)离子或重铬酸根等方面取得一些研究进展。例如，王瑞虎等利用中性的联三氮唑配体与AgClO₄构筑了一例阳离子型多孔MOFs材料。该材料可通过阴离子交换，高容量、快速地捕获和分离水中的重铬酸根离子(Cr₂O₇^2-)。钱国栋等制备了一例阴离子锆基MOFs材料(ZJU-101)，其比表面为561m² g^-1，比MOF-867的1862m² g^-1低了很多，然而该材料能够通过离子交换从水溶液中选择性吸附与分离Cr₂O₇^2-阴离子且最高吸附量为245mg/g。虽然高稳定MOFs材料在捕获与分离Cr(VI)离子或重铬酸根等方面已经取得一些进展，然而设计和制备高稳定的MOFs材料，并应用于高效的捕获与分离废水中Cr(VI)离子的还非常的少，依然是一项很具有挑战性的工作。

发明内容

本发明提供了一种高效选择性吸附水溶液中Cr(VI)离子的高稳定DUT-52材料的应用，其操作过程简单、重复性及可控性好。

为了达到上述发明目的，本发明看的具体技术方案如下：

(1)DUT-52材料的制备