一種納米多孔三硝基苯酚吸附劑及其制備與吸附方法技術

本發明專利技術公開了一種納米多孔三硝基苯酚吸附劑及其制備與吸附方法，將無機鐵鹽溶于20毫升二次蒸餾水中，使其濃度為0.02?0.5?M,混合后得到溶液A；將羧基衍生物溶于20毫升有機溶劑中，使其濃度為0.02?0.2?M，混合后得到溶液B；將溶液A和溶液B在常溫下混合攪拌30?50分鐘后移到帶油浴回流裝置的燒瓶中，在110?140攝氏度下加熱回流2?4小時，然后抽濾得到褐色濾餅；上述褐色濾餅清洗、干燥得到目標吸附劑固體粉末。常溫下吸附劑吸附三硝基苯酚實驗結果表明：吸附快可在40分鐘內達到吸附平衡，最大吸附量為166.69?mg.g

Nano porous three nitro phenol adsorbent and preparation and adsorption method thereof

The invention discloses a nano porous three nitro phenol adsorption agent and preparation and adsorption method, the inorganic iron salts dissolved in 20 ml of distilled water for two times, the concentration of 0.02 0.5 M, after mixing to obtain solution A; the carboxyl derivative is dissolved in 20 ml of organic solvent, the concentration of 0.02 0.2 M mixed to obtain B solution; the solution A and the solution B at room temperature, mixing 30 50 minutes after the shift to take oil bath reflux device in flask, in 110 140 degrees Celsius 2 refluxed for 4 hours, and then filtering to get brown cake; the brown cake washing and drying to obtain the target solid adsorbent powder. The adsorbent three nitro phenol experimental results show that under normal temperature adsorption: fast adsorption adsorption equilibrium could be reached in 40 minutes, the maximum adsorption capacity of 166.69 mg.g

【技術實現步驟摘要】
一種納米多孔三硝基苯酚吸附劑及其制備與吸附方法
本專利技術涉及一種水體中三硝基苯酚吸附劑制備方法，屬于無機納米多孔材料吸附劑領域，特別是一種納米多孔三硝基苯酚吸附劑及其制備與吸附方法。
技術介紹
環境水體中含?OH,?NO2芳香有機污染物的危害是一個十分嚴重的環境污染問題。三硝基苯酚廣泛應用于生產煙花、皮革和染料等行業。工業排放廢水中的三硝基苯酚水溶性高，容易導致附近的土壤和水生系統的污染，造成嚴重的環境危害，甚至在極低的濃度下也會對人體造成嚴重的皮膚、眼睛、肝臟、腎臟和呼吸系統的健康問題。因此有效去除工業廢水中的三硝基苯酚一項重要和緊迫的研究課題。傳統處理有機污染物的方法有化學沉淀法、電解法、膜處理法、混合處理法等，這些方法在處理低濃度（小于100mg.L-1）有機污染物廢水存在工藝復雜、操作繁瑣、運行費用高、易產生二次污染等弊端。再者，三硝基苯酚具有較高的缺電子特性及高的化學穩定性，其很難通過生物或化學降解的方法有效去除。吸附作為一種有效的去除廢水有機污染物的傳統方法，它具有能耗低、操作條件溫和、操作簡單等優點在實際中應用廣泛。目前，開展三硝基苯酚的微量檢測較多，而對其在水體中的吸附去除研究較少。文獻調研發現，已報道的吸附三硝基苯酚的吸附量都有待提高，如HasanUslu等采用XAD-16聚合物樹脂作為吸附劑研究吸附三硝基苯酚，其吸附量只有60.97mg.g-1[1]；S.K.Srivastava采用蔗渣粉煤灰吸附三硝基苯酚，吸附量為74.07mg.g-1[2]；張正國報道的葵花盤基炭材料吸附三硝基苯酚吸附量為95.57mg.g-1[3]。如何采用簡易方法制備對三硝基苯酚具有高選擇性、高吸附量的吸附劑具有重要的實際應用價值。納米級有機－無機框架化合物材料具有化學成分(結構)可定向調控、巨大比表面積、規則孔洞可調至納米級及表面易修飾等眾多性能，其在吸附有機污染物顯示出獨特的活性。三硝基苯酚作為一種典型的劇毒、易爆炸的有機污染源，采用新型的納米有機－無機框架化合物材料作為吸附劑未見文獻報道。[1]HasanUslu&G?kselDemir,InvestigationofefficiencyofamberliteXAD-16onadsorptionof2,4,6-trinitrophenol(TNP),DesalinationandWaterTreatment,39(2012)88–94[2]S.K.Srivastava,V.K.Gupta,N.Johri,D.Mohan,Removalof2,4,6-trinitrophenolusingbagasseflyash—Asugarindustrywastematerial,IndianJournalofChemicalTechnology,1995,2:333-336[3]張正國，葵花盤基炭材料對三硝基苯酚的吸附性能，計算機與應用化學，2015,32(2):199-202。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種高吸附量的處理水體中三硝基苯酚吸附劑及其制備與吸附方法。為實現上述目的，本專利技術的解決方案是：一種納米多孔三硝基苯酚吸附劑，其為納米有機-無機框架化合物NH2-MIL-88B吸附劑，所述的吸附劑為納米兩頭尖棒狀形貌。一種制備納米多孔三硝基苯酚吸附劑的制備方法，其具體步驟為：步驟1、將含有無機鐵鹽的水溶液與含有羧酸衍生物的有機溶液混合，并室溫攪拌30-50分鐘；步驟2、將步驟1所得混合溶液裝入帶回流裝置的燒瓶中；步驟3、將步驟2所得反應液在在110-140攝氏度下加熱回流2-4小時，過濾、洗滌、干燥即得NH2-MIL-88B吸附劑。所述步驟1中是將無機鐵鹽溶于20毫升二次蒸餾水中，使其濃度為0.02-0.5M，混合后得到溶液A；將羧基衍生物溶于20毫升有機溶劑中，使其濃度為0.02-0.2M，混合后得到溶液B；溶液A和溶液B混合。所述步驟1中的無機鐵鹽為氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵。所述步驟1中的羧基衍生物為對氨基苯甲酸，2-氨基對二苯甲酸，或2，5-二氨基對二苯甲酸。所述步驟1中的有機溶劑為無水乙醇、甲醇，N,N-二甲基甲酰胺或者它們的混合液。所述步驟2中將步驟1所得溶液混合攪拌30-50分鐘后移到帶油浴回流裝置的燒瓶中。所述步驟3中將步驟2所得反應液在110-140攝氏度下加熱回流2-4小時，然后抽濾得到褐色濾餅；將褐色濾餅用蒸餾水清洗2次，再用有機溶劑清洗2次，然后80攝氏度真空干燥1-2小時得到NH2-MIL-88B吸附劑固體粉末。所述步驟3中的有機溶劑為乙醇或N,N-二甲基甲酰胺。一種納米多孔材料吸附三硝基苯酚劑的吸附方法，其具體為：（1）吸附動力學實驗：室溫下，稱取三份0.10g吸附劑分別加入到200ml含質量濃度為25，30，35mg.L-1三硝基苯酚溶液的吸附瓶中，以350轉/分速度磁力攪拌，每隔一段時間取樣、離心并在紫外－可見分光光度計(WFZUV-2000)測定清夜中三硝基苯酚的質量濃度，根據各時刻質量濃度的變化分別計算各時刻的吸附量；每時刻濃度及吸附量計算公式如下：其中，A0和A分別代表初始和某時刻三硝基苯酚最大吸收波長下的吸光度；C0和C(mg/L)代表初始和某時刻三硝基苯酚的濃度；Q(mg/g)是某時刻吸附劑吸附三硝基苯酚的吸附量；V(mL)是三硝基苯酚溶液的體積，而m(g)吸附劑的質量；（2）吸附等溫方程實驗：室溫下，分別在8個吸附瓶中配置質量濃度為10，12.5，15，17.5，20，25，30，35mg.L-1三硝基苯酚溶液100ml，分別稱取0.05g吸附劑加入到上述8個濃度的吸附瓶中，以350轉/分速度磁力攪拌60-90分鐘并達到吸附平衡；然后取樣、離心并通過紫外-可見分光光度計分別檢測各清液濃度；通過各原不同濃度溶液吸附前后濃度變化計算各溶液達到平衡的平衡濃度及平衡吸附量。采用上述方案后，本專利技術采用納米有機-無機框架化合物材料作為吸附劑吸附去除水體中的三硝基苯酚，可為廢水中三硝基苯酚的去除提供一種有效、簡易、廉價的去除途徑，該NH2-MIL-88B吸附劑在室溫下可快速、有效去除三硝基苯酚，40分鐘可達到吸附平衡，最大吸附量可達166.69mg.g-1。本專利技術吸附劑對三硝基苯酚選擇性高、吸附量大，而且吸附過程操作簡單，時間短，生產過程穩定性好，適用于大規模工業生產，具有很好的應用前景。附圖說明圖1是NH2-MIL-88B樣品的XRD譜圖；圖2是NH2-MIL-88B樣品的SEM形貌圖(a,b),TEM形貌圖(c)和EDS譜圖；圖3是吸附劑吸附不同濃度三硝基苯酚動力學曲線；圖4是吸附劑吸附三硝基苯酚等溫方程曲線。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步詳述。本專利技術揭示了一種納米多孔三硝基苯酚吸附劑，其為納米有機-無機框架化合物NH2-MIL-88B吸附劑，所述的吸附劑為納米兩頭尖棒狀形貌，比表面積大，可快速有效吸附水體中三硝基苯酚。其具體制備方法為：步驟1、將含有無機鐵鹽的水溶液與含有羧酸衍生物的有機溶液混合，并室溫攪拌30-50分鐘；具體是將無機鐵鹽溶于20毫升二次蒸餾水中，使其濃度為0.02-0.5M，混合后得到溶液A；將羧基衍生物溶于20毫升有機溶劑中，使其濃度為0.02-0.2M，混合后得到本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種納米多孔三硝基苯酚吸附劑，其特征在于：其為納米有機?無機框架化合物NH

【技術特征摘要】
1.一種納米多孔三硝基苯酚吸附劑，其特征在于：其為納米有機-無機框架化合物NH2-MIL-88B吸附劑，所述的吸附劑為納米兩頭尖棒狀形貌。2.一種制備納米多孔三硝基苯酚吸附劑的制備方法，其具體步驟為：步驟1、將含有無機鐵鹽的水溶液與含有羧酸衍生物的有機溶液混合，并室溫攪拌30-50分鐘；步驟2、將步驟1所得混合溶液裝入帶回流裝置的燒瓶中；步驟3、將步驟2所得反應液在在110-140攝氏度下加熱回流2-4小時，過濾、洗滌、干燥即得NH2-MIL-88B吸附劑。3.如權利要求2所述的一種制備納米多孔三硝基苯酚吸附劑的制備方法，其特征在于：所述步驟1中是將無機鐵鹽溶于20毫升二次蒸餾水中，使其濃度為0.02-0.5M，混合后得到溶液A；將羧基衍生物溶于20毫升有機溶劑中，使其濃度為0.02-0.2M，混合后得到溶液B；溶液A和溶液B混合。4.如權利要求3所述的一種制備納米多孔三硝基苯酚吸附劑的制備方法，其特征在于：所述步驟1中的無機鐵鹽為氯化鐵、硝酸鐵或硫酸鐵。5.如權利要求3所述的一種制備納米多孔三硝基苯酚吸附劑的制備方法，其特征在于：所述步驟1中的羧基衍生物為對氨基苯甲酸，2-氨基對二苯甲酸，或2，5-二氨基對二苯甲酸。6.如權利要求3所述的一種制備納米多孔三硝基苯酚吸附劑的制備方法，其特征在于：所述步驟1中的有機溶劑為無水乙醇、甲醇，N,N-二甲基甲酰胺或者它們的混合液。7.如權利要求2所述的一種制備納米多孔三硝基苯酚吸附劑的制備方法，其特征在于：所述步驟2中將步驟1所得溶液混合攪拌30-50分鐘后移到帶油浴回流裝置的燒瓶中。8.如權利要求2所述的一種制備納米多孔三硝基苯酚吸附劑的制備方...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭鴻旭，陳建華，張燕輝，鄭子山，
申請(專利權)人：閩南師范大學，
類型：發明
國別省市：福建,35