[发明专利]一种吸附水中重金属的金属有机骨架材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种吸附水中重金属的金属有机骨架材料，金属有机骨架材料的化学式为[Ni(pyz‑SH)₂(ZrF₆)]_n。本材料能通过较强的螯合作用和较弱的静电吸引作用的协同合作，对水中的重金属离子的选择性吸附和吸附容量等吸附性能强，并具有较好的稳定性。同时还公开了本材料的制备方法，步骤(1)称取N份4.2g氢氧化镍于第一容器中，接着加入N份10mL 45%六氟锆酸的水溶液，1＜N≤10000，在室温下搅拌反应4h，然后过滤出去多余的氢氧化镍固体，得到滤液经浓缩、干燥结晶得到NiZrF₆·xH₂O备用。步骤(2)将NiZrF₆·xH₂O和2‑巯基吡嗪分别溶解在甲醇中，其混合均匀后放入反应釜中，在加热条件下进行反应，待冷却到室温后，将反应后产物通过抽滤和甲醇洗涤后得到黄色粉末即为新型金属有机骨架材料[Ni(pyz‑SH)₂(ZrF₆)]_n。

技术领域

本发明属于金属有机骨架材料领域，具体涉及一种吸附水中重金属的金属有机骨架材料及其制备方法。

背景技术

水体中重金属污染问题正日益成为当前世界范围内最严重的环境问题之一。随着工业、农业的快速发展和城市化进程的不断推进，大量的有毒重金属污染物通过多种渠道进入水体中，由于重金属污染物性质十分稳定，在水体中难以降解，会在生物体内积蓄，并最终通过多重食物链的富集对人类及其他生物体健康构成重大威胁。因此，有毒金属必须从废水中去除，以保护环境和生物。

目前，正在使用各种方法去除水中的重金属，其中包括化学沉淀、离子交换、电化学、膜分离、氧化还原、吸附和生物化学法等。在众多的去除手段中吸附法以其易操作、能高效去除痕量重金属、经济性、选择性好以及对环境无二次污染等优点而被广泛应用与研究。目前已有许多不同的类型的吸附剂，包括碳材料、天然矿物材料和生物质材料等。然而大部分吸附材料在使用传统的离心、沉淀、过滤与固定床等方式进行分离和再生时都会由于吸附材料本身在溶液中的高稳定性而存在分离困难、耗费较高、花费时间长等缺点，因此，很有必要开发出一种新的高吸附容量、高选择性、高稳定性而又便于分离和再生的吸附剂材料，以提高其去除工业污水中重金属的能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，而提供能通过较强的螯合作用和较弱的静电吸引作用的协同合作，对水中的重金属离子的选择性吸附和吸附容量等吸附性能强，并具有较好的稳定性的一种吸附水中重金属的金属有机骨架材料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种吸附水中重金属的金属有机骨架材料，金属有机骨架材料的化学式为[Ni(pyz-SH)₂(ZrF₆)]_n。

一种吸附水中重金属的金属有机骨架材料的制备方法，步骤(1)称取N份4.2g氢氧化镍于第一容器中，接着加入N份10mL 45% 六氟锆酸的水溶液，1＜N≤10000，在室温下搅拌反应4h，然后过滤出去多余的氢氧化镍固体，得到滤液经浓缩、干燥结晶得到NiZrF₆·xH₂O备用。

步骤(2)将NiZrF₆·xH₂O和2-巯基吡嗪分别溶解在甲醇中，其混合均匀后放入反应釜中，在加热条件下进行反应，待冷却到室温后，将反应后产物通过抽滤和甲醇洗涤后得到黄色粉末即为新型金属有机骨架材料[Ni(pyz-SH)₂(ZrF₆)]_n。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

在步骤(1)中，氢氧化镍与六氟锆酸的摩尔比为1.5:1，氢氧化镍粉末过量，使后续析出的NiZrF₆·xH₂O中残留的六氟锆酸含量小于3%。