[发明专利]一种金属有机骨架材料及其成型方法与应用

说明书

本发明属于环境科学与工程技术领域，公开了一种金属有机骨架材料及其成型方法与在废水处理及有机物吸附等领域中的应用。本发明成型方法包括以下步骤：(1)将金属有机骨架材料加入水中配成基体溶液，再加入海藻酸钠加热混合均匀，得到胶状液；(2)把胶状液加入氯化钙溶液中，静置，过滤、洗涤、干燥，得到金属有机骨架材料颗粒。本发明还提供上述方法得到的金属有机骨架材料。本发明方法对粉末状的金属有机骨架材料进行有效定型，获得的颗粒材料保持原金属有机骨架的晶形结构；且成型后的材料颗粒有效克服了现有粉末材料的易流失和难回收的技术问题，同时可实现高效去除水中四环素类抗生素的技术效果，可应用于废水处理及去除有机物等领域中。

技术领域

本发明属于环境科学与工程技术领域，特别涉及一种金属有机骨架材料及其成型方法与在废水处理及有机物吸附等领域中的应用。

背景技术

四环素类抗生素是一种典型抗生素，主要包括金霉素、土霉素和四环素及半合成衍生物甲烯土霉素、强力霉素、二甲胺基四环素等。由于缺少有效的监管，滥用抗生素造成的水污染已经成为世界性的难题。我国每年抗生素原料生产量约21万吨，滥用的情况尤其严重，在地表水、地下水、海水、饮用水和城市污水中均检测到了抗生素的存在。抗生素难以在人体和动物体内进行代谢降解，使用后的抗生素约25～75％以原形母体或代谢物随粪便和尿液排放到环境中，且大多数仍具生物活性。水体抗生素的长期存在，给生态系统和人类健康带来严重危害。

目前，处理抗生素废水的方法有物理法、化学法和生物法。物理法中的吸附法是目前应用最多、最有前景的方法之一。吸附技术的关键在于理想性能吸附剂的开发与使用。目前常用的的吸附剂主要包括生物炭、石墨烯、碳纳米管蒙脱石、沸石、吸附树脂、硅基介孔材料、金属及其氧化物和壳聚糖等。但这些传统吸附剂对抗生素的吸附效率并不高，因此开发新型高效吸附剂对抗生素废水的处理具有重要意义。

金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)是通过有机桥联配体和无机的金属离子的配位构成的有序网络结构。MOFs材料具有超高的比表面积，较低的晶体密度以及孔尺寸和功能可调性等优点，在吸附分离等领域展现出很好的潜在应用前景。但是现有的MOFs材料通常为粉末状，存在直接在水体应用易流失并且不易回收的缺陷，正是因为其物理状态的限制，制约了这种新型吸附材料MOFs的应用，因此有必要研究MOFs材料的成型工艺。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种金属有机骨架材料的成型方法。

本发明成型方法得到的金属有机骨架材料为颗粒状的MOFs材料，有效克服了现有粉末材料的易流失和难回收的技术问题。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的金属有机骨架材料。

本发明再一目的在于提供上述金属有机骨架材料在废水处理及去除有机物等领域中的应用，特别是去除四环素类抗生素中的应用。本发明颗粒状的MOFs材料能有效去除水体中四环素类抗生素的污染，并拥有更大的实际应用性，有望实现水处理产业的产品升级。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种金属有机骨架材料的成型方法，包括以下步骤：

(1)将金属有机骨架材料加入水中配成基体溶液，再加入海藻酸钠加热混合均匀，得到胶状液；

(2)把胶状液加入氯化钙溶液中，静置，过滤、洗涤、干燥，得到金属有机骨架材料颗粒。

步骤(1)中，所述海藻酸钠的浓度优选为3～20g/L基体溶液。

步骤(2)中，所述氯化钙溶液优选为1～6wt％的氯化钙溶液。

步骤(1)中，所述基体溶液的浓度优选为5～200g/L。所述基体溶液通过把金属有机骨架材料加入水中，加热搅拌均匀得到。所述加热优选为加热至70～95℃。