[发明专利]一种处理含碘废水的异质结构吸附剂及其制备和应用方法

说明书

本发明属于多孔/介孔材料技术领域，具体涉及一种处理含碘废水的异质结构吸附剂及其制备和应用方法。本发明实现了钴铁普鲁士类似物及超分子有机框架的二元复合，具备纳米棒状主体结构的同时负载足量的空心立方体结构，并成功将银锚定在二元前体上。本发明的吸附剂，对碘有极强的特异性选择，且在模拟废水实验过程中表现去极强的竞争能力，在共存离子条件下保持优异的碘离子识别性能，物理化学性质稳定，制备流程清晰，可大规模合成，通过与其他预处理流程联用，可以进一步扩大其应用范围。为金属‑有机异质结构作为碘吸附剂的设计提供了深入的概念证明，也为进一步研究碘吸附过程中银基材料的沉积效应(AgI)提供了一个前瞻性的思路。

技术领域

本发明属于多孔/介孔材料技术领域，具体涉及一种处理含碘废水的异质结构吸附剂及其制备和应用方法。

背景技术

发展核能作为主要电力来源被公认为最有前途的低碳技术方向。如何高效捕获放射性碘仍是一个值得投入大量时间和精力的课题。

在过去的几十年里，一些结构先进、性能良好的碘吸附剂被广泛报道。在这些特殊的碘吸附材料中，石墨烯基吸附材料由于其高度疏水的表面、层状形态和高吸附亲和力而表现出高吸附能力。然而，在多种共存离子的水系中其吸附机理仍不清楚，选择性较差，限制了其实际生产和应用。氧化铜基材料优异的成本效益和极低的毒性是促使研究人员使用其衍生物进行碘吸附的主要优势。然而，氧化铜基材料对碘的亲和力不足，Cu2O容易被氧化并在表面形成稳定的钝化层，导致铜基材料在吸附碘方面的应用前景不佳。

银锚复合材料在碘吸附过程中通过形成AgI沉淀显示出不亚于铜基材料的吸附效果，它能够以更稳定的吸附过程达到高效捕获碘的目的。此外，特殊的多孔结构和均匀分散的活性位点使PBs能够广泛应用于重金属分离、混合电池和电催化等领域。遗憾的是，PBs中的金属离子对掺杂的其他金属存在静电排斥作用，这使得表面改性变得困难。SOF这种高效的合成方法有效地省去了化学反应修改步骤，避免纳米结构可能存在的崩溃。然而，这种堆积方式一般伴随着严重的分子聚集，这可能导致表面活性位点的减少，影响表面修饰的效果。此外，一些研究已经证明，将银锚定在吸附剂表面可以提高碘的吸附性能，这可以实现：(1)在基材的晶面上诱导变形以减少其表面聚集，(2)形成AgI纳米晶固定在吸附剂上，使得吸附过程几乎不受竞争性阴离子的影响。

因此，我们将银纳米团簇锚定在SOF@Co-Fe PBs骨架上，形成一系列具有异质结构特性的复合吸附材料。这种异质结构具备选择性高容量大，底物普适性强，吸附过程反应条件温和，吸附剂率优异，是一种高效的碘离子吸附剂。

发明内容

本发明目的是，在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种吸附剂，该吸附剂具备较大的吸附容量，对碘具备优异的选择性，同时在共存离子的条件下维持较好的稳定性，可以作为污染控制及环境分析等领域的样品前处理介质。

本发明还提供了上述吸附剂的制备方法。

本发明还提供了上述吸附剂在模拟真实废水中的应用。

本发明实现了钴铁普鲁士类似物及超分子有机框架的二元复合，具备纳米棒状主体结构的同时负载足量的空心立方体结构，并成功将银锚定在二元前体上。

一种处理含碘废水的异质结构吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

1)制备Co-Fe普鲁士蓝类似物前体及超分子有机框架SOF前体；

2)将离心干燥前的Co-Fe普鲁士蓝类似物前体积与离心干燥前的SOF前体体积按1:1混合，在80℃下搅拌1h形成第一混合物；

3)将50ml银氨溶液倒入第一混合物，并在50℃下搅拌2h；

4)将第一混合物离心并用去离子水洗涤3次，得到第一初级产物；