[发明专利]多钼酸杂化化合物及制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理领域，尤其是印染废水处理领域，具体涉及一种具高选择性吸附性能的多钼酸杂化化合物及制法和应用。

背景技术

在现有技术水平下，生产1t染料约产生750t废水。目前已有的统计显示，工业中常用的染料有十万种以上，全部的染料都是有机染料，它们被用于纺织业的印染过程，食品业的某些增色添加剂，以及制漆、涂料、纸制品印刷等各种与颜色有关的产业。当染料分子进入水环境后，水体的透光率会降低，气体溶解量下降，水体理化环境发生变化，水生生态系统遭到破坏。另外，很多染料拥有醒目的色彩，它们进入空气，水体以及土壤中，改变了我们日常生活所熟识的环境色彩，造成了感官污染。很多种类的染料都是疑似致癌物，它们的毒性特征让人们相信它们具有潜在的致癌威胁，所以从保护环境和我们自身的角度出发，清除水中的染料分子是十分必要的。被某些碱性阳离子染料污染的水体常常具有鲜艳的颜色，污染程度重，难以光解，是最为普遍的一种染料废水污染。

目前对染料废水进行治理的方法中，最常见的包括化学沉淀法、离子交换法、反渗透法、膜过滤法、氧化还原法、光催化降解法和吸附法等。其中吸附法是根据吸附作用的原理，使水中的污染物富集到吸附剂上，从而达到水质净化的目的。该方法中吸附剂是关键，一般吸附剂都是具有多孔隙结构的固体材料，通过与被吸附物质之间产生物理或化学作用力，将其吸附在自身表面，与介质分离。

金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks，MOFs)是一类具有广阔应用前景的新型多孔材料，由金属离子与有机配体配位生成，通过“组装”不同的二级结构单元(secondary building unit，SBU)，可使材料具有各种纳微尺度的骨 架型规整孔道结构、超大的比表面积(可高达6000m²/g)和孔隙率(可达0.9)及小的固体密度，因此，MOFs成为当前材料领域的研究热点与前沿之一，并且在气体储存、吸附分离、光电催化、离子交换、生物活性和分子识别等领域展现出潜在的应用前景。然而，到目前为止，还没有很多使用MOFs去除染料物质的相关报导。Haque等(Haque E,Lee JE,Jang IT,Hwang YK,Chang J-S,Jegal J,et al.Adsorptive removal of methyl orange from aqueous solution with metal-organic frameworks,porous chromium-benzenedicarboxylates[J].Journal of hazardous materials.2010,181(1):535-42.)报道了MIL-101对甲基橙的吸附。同时，Haque等(Haque E,Jun JW,Jhung SH.Adsorptive removal of methyl orange and methylene blue from aqueous solution with a metal-organic framework material,iron terephthalate(MOF-235)[J].Journal of Hazardous materials.2011,185(1):507-11.)报道了MOF-235对阴离子染料甲基橙和阳离子染料亚甲基蓝的吸附。观察到，MOF对亚甲基蓝的吸附量远远高于其他文献中活性炭的最大吸附量。因此，MOF系列的材料在吸附去除染料方面具有极大的潜力。

选择吸附性是指吸附剂因其组分、结构不同所显示出来的对某些物质优先吸附的能力。吸附剂的选择性愈好，愈利于混合物质的分离和提纯。吸附剂在水溶液中对有机染料的选择吸附性吸附机理一般有由于吸附质分子形状和大小的差异引起的分子筛效应，由于吸附分子和吸附剂表面之间的相互作用不同而使混合吸附质中的一些组分优先吸附在吸附剂表面的热力学平衡效应以及主体分子结构和带电性引起的选择性吸附。从环境保护及资源利用的角度出发，将混合染料中的染料分离并进行重复利用是十分必要的。

因此，选择一种具有高效吸附及选择性吸附分离染料性能的吸附剂对染料废水的处理具有重大意义。本发明合成一种新型钼多酸化合物作为吸附剂来吸附及分离水体中的污染性染料。探究其完整的吸附过程，并与实际应用相结合，以期为水环境污染问题的解决提供新的技术支持。

发明内容

本发明解决的技术问题是：目前使用MOFs去除染料物质的研究不够成熟，现有MOFs对染料物质的去除及分离能力有待提高；同时，脱附会降低吸附剂的再次吸附能力，严重影响吸附剂的二次利用。