[发明专利]一种载银吸附剂的制备方法及其在含碘水体中的应用

说明书

本发明属于水体阴离子污染净化领域，具体涉及载银吸附剂的制备方法及其用于处理低浓度碘离子的水体。载银吸附剂的制备方法按照如下步骤进行：（1）水热法制备金属有机骨架材料MIL‑101(Cr)；（2）双溶剂法使银粒子负载于MIL‑101(Cr)的孔道。不同于国内外将金属有机骨架材料用于催化反应、气体储存等领域的研究，本发明将MIL‑101(Cr)用于低浓度碘离子的吸附，同时在材料孔道中负载氧化银以增加其吸附能力。该制备过程所需要的设备较少，操作简单，与其他载银方法如浸渍法相比所需试剂少。使用该方法所得MIL‑101(Cr)@Ag用于吸附去除水体中的碘离子，不会引入其他阴离子对水体产生二次污染；同时，该材料对碘离子吸附速率快、选择性高。

技术领域

本发明属于水体阴离子污染净化领域，具体涉及金属有机骨架材料MIL-101(Cr)载银吸附剂的制备方法及其用于处理低浓度碘离子的水体。

背景技术

碘是人体必需的元素，参与甲状腺的代谢过程，对人体健康至关重要。由于人类的工业活动，如核武器生产和核电站事故，大量放射性碘释放到环境中，增加了人们患甲状腺癌和其他疾病的风险。

吸附法因具有低成本、工艺简单及适用性广等优点而被用于水体中碘离子的去除。目前已经研发了许多吸附剂用于碘离子的吸附，如矿物材料，水滑石，氧化铋，氧化铝，铜 (I)基、银基材料，这些材料由于它们的比表面积小，而表现出较低的吸附容量和缓慢的吸附速率。MIL-101(Cr)是一种金属有机骨架材料，它具有较大的比表面积(比表面积高达5900m²/g)和高结晶度，并且在水中具有较高的热稳定性和化学稳定性，为其在水处理领域的应用提供理论支撑。从反应速率来看，银离子对碘离子的作用最为强烈。但是，若直接投加纳米银沉淀剂，由于纳米颗粒分散性高，从水中分离较难，一般来说会将纳米颗粒负载在基体材料上合成复合吸附剂。目前，较常见的是金属有机骨架材料负载单金属纳米颗粒用于化工产品的催化反应方面，在水处理方面的应用极少，例如博士论文《基于介孔MIL101新型负载型催化剂制备及性能研究》描述了一种MIL-101(Cr)负载Au、Pd、Ag(单质)金属纳米颗粒的制备方法。然而，金属有机骨架材料负载金属氧化物还未有人研究，通过双溶剂法制备MIL-101(Cr)载银吸附剂用于碘离子污染水体的治理还未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种快速、高效吸附碘离子(I^-) 的载银吸附剂的制备方法，主要包括：水热法制备金属有机骨架材料MIL-101(Cr)步骤、双溶剂法使银粒子负载于MIL-101(Cr)的孔道步骤。具体方案包括以下步骤：

(1)将对苯二甲酸、硝酸铬(或九水硝酸铬)、氢氟酸和超纯水混合均匀，转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应；水热反应结束后冷却至室温后，收集绿色固体产物，然后经清洗溶剂洗涤后再置换清洗溶剂，得到除杂后的固体产物；

(2)将除杂后的固体产物在0.01～0.2M氟化铵水溶液中60～80℃浸泡12～24小时，随后用热水洗涤，干燥后即得MIL-101(Cr)；

(3)取步骤(2)所得MIL-101(Cr)置入正己烷溶液中，超声处理达到分散均匀，然后搅拌1～2小时，再滴加亲水性溶剂硝酸银水溶液，持续搅拌2～3小时，过滤并干燥，即得到载银吸附剂，记作MIL-101(Cr)@Ag。

按上述方案，步骤(1)中对苯二甲酸、九水硝酸铬、氢氟酸和超纯水的摩尔比是 1:1:1:265。

按上述方案，步骤(1)中对聚四氟乙烯内衬反应釜加热温度是180～220℃，加热时间是6～10小时。

按上述方案，步骤(1)中对反应所得绿色固体产物的清洗溶剂是N,N-二甲基甲酰胺，温度50～80℃，洗涤次数为3～4次，洗涤时间为3～5小时。

按上述方案，步骤(1)中对N,N-二甲基甲酰胺的置换溶剂是乙醇，温度50～65℃，洗涤次数为3～4次，洗涤时间为3～5小时。