[发明专利]一种羟基氧化铁共价有机框架复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种羟基氧化铁共价有机框架复合材料的制备方法及应用，属于环境保护技术领域。先合成磺酸功能化共价有机框架母体材料，再与铁离子通过水解反应原位生成羟基氧化铁纳米粒子，制成羟基氧化铁共价有机框架复合材料。该复合材料的热稳定性和化学稳定性好，同时，由于羟基氧化铁纳米粒子和磺酸基团双结合位点的引入，提供了静电吸引和配位双重作用力。由于双功能基团作用位点不同，双重作用力的协同作用使羟基氧化铁共价有机框架复合材料与喹诺酮类抗生素之间产生了强大的结合力，即使在复杂水环境中依然具有良好的去除效率，可作为环境中喹诺酮类抗生素的高效吸附剂。

技术领域

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种羟基氧化铁共价有机框架复合材料的制备方法及应用。

背景技术

近年来，喹诺酮类抗生素由于具有优异的抗菌活性在疾病治疗、水产养殖领域应用日益广泛。但是，喹诺酮类抗生素在人体内的不完全代谢和非法排放导致在各种水环境中出现喹诺酮类抗生素的残留。不幸的是，传统的水处理技术难以有效去除喹诺酮类抗生素，导致水环境中的喹诺酮类抗生素有进一步增加的趋势。特别是抗生素残留可以通过内陆河流进一步转移到海洋中，与近海养殖业抗生素的滥用互相叠加，导致近海水域抗生素残留问题日益突出(S.Liu,H.Zhao,H.-J.Lehmler,X.Cai,J.Chen.Antibiotic Pollutionin Marine Food Webs in Laizhou Bay,North China:Trophodynamics and HumanExposure Implication.Environ.Sci.Technol.2017,51,2392-2400)。长时间暴露于喹诺酮类抗生素环境下，对水生生物具有潜在的生物毒性，并进一步促使水生细菌和微生物耐药性的形成。水环境中残留的抗生素可以通过食物链和水循环等途径最终回到人体，可能引发损害肝脏功、肾脏衰竭等严重后果(C.Rutgersson,J.Fick,N.Marathe,E.Kristiansson,A.Janzon,M.Angelin,A.Johansson,Y.Shouche,C.-F.Flach,D.G.JoakimLarsson.Fluoroquinolones and qnr Genes in Sediment,Water,Soil,and Human FecalFlora in an Environment Polluted by Manufacturing Discharges.Environ.Sci.Technol.2014,48,14,7825-7832)。考虑到水环境中抗生素残留对人类和水生生物的潜在风险和威胁，人们开发了高级化学氧化、膜分离以及吸附等多种技术用于水环境中喹诺酮类抗生素的去除。其中，吸附法由于具有操作简单、成本低、绿色环保等优势而被广泛应用，成为水环境中喹诺酮类抗生素去除最具竞争力的方法之一。因此，设计具有优异性能的吸附剂对水环境保护和修复具有重大意义(M.Patel,R.Kumar,K.Kishor,T.Mlsna,CharlesU.Pittman Jr.,D.Mohan.Pharmaceuticals of Emerging Concern in Aquatic Systems:Chemistry,Occurrence,Effects,and Removal Methods.Chem.Rev.2019,119,6,3510-3673)。