一种ZIF‑8@FP复合吸附材料的制备方法及其在吸附净化处理含铜废水中的应用

摘要

本发明公开了一种ZIF‑8@FP复合吸附材料的制备方法及其在吸附净化处理含铜废水中的应用，将滤纸裁剪为1cm*4cm的滤纸条并置于质量浓度为10%的氢氧化钠溶液中，于30℃、120r/min的条件下振荡2h，再用蒸馏水冲洗至中性，于60℃烘干得到预处理滤纸备用；将1.17g Zn(NO

说明书

技术领域

本发明属于复合吸附剂技术领域，具体涉及一种ZIF-8@FP复合吸附材料的制备方法及其在吸附净化处理含铜废水中的应用。

背景技术

ZIF-8是金属有机骨架材料，具有良好的水热稳定性、超大的比表面积和可调的孔径等优点，还具有可以吸附超过自身孔径大分子的旋转门效应，已经成为吸附材料领域的研究热点。然而，ZIF-8作为吸附材料存在着吸附剂分离较为困难的问题，这是因为ZIF-8较小，沉降性能差，在实验室，通常用高速离心机进行分离。ZIF-8要应用到实际的废水处理中，首先需要解决吸附剂的分离问题，本发明尝试将ZIF-8与滤纸（FP）复合形成复合吸附材料以解决使用过程中存在的技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种ZIF-8@FP复合吸附材料的制备方法及其在吸附净化处理含铜废水中的应用，该ZIF-8@FP复合吸附材料成功解决单独使用ZIF-8作为吸附剂时存在分离困难的问题，并且具有良好的吸附性能，ZIF-8@FP复合吸附材料吸附选择性强、抗干扰能力强、吸附速率快且易于分离，适用于含铜废水的吸附净化处理。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种ZIF-8@FP复合吸附材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：将滤纸裁剪为1cm*4cm的滤纸条并置于质量浓度为10%的氢氧化钠溶液中，于30℃、120r/min的条件下振荡2h，再用蒸馏水冲洗至中性，于60℃烘干得到预处理滤纸备用；将1.17g Zn(NO₃)₂·6H₂O溶于8mL蒸馏水中，再加入预处理滤纸浸泡20min，将22.6g>

本发明所述的ZIF-8@FP复合吸附材料在吸附净化处理含铜废水中的应用，其特征在于具体过程为：将ZIF-8@FP复合吸附材料置于与金属离子Zn²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Co²⁺、>2+和Cr⁶⁺共存的含铜废水中，于30℃吸附180min实现含铜废水吸附净化处理。

本发明的ZIF-8@FP复合吸附材料的制备方法工艺简单、操作方便且条件温和，制得的ZIF-8@FP复合吸附材料吸附选择性强、抗干扰能力强、吸附速率快且易于分离，适用于含铜废水的吸附净化处理。

附图说明

图1是ZIF-8的红外谱图；

图2是FP的红外谱图；

图3是ZIF-8@FP的红外谱图；

图4是ZIF-8的XRD谱图；

图5是FP的XRD谱图；

图6是ZIF-8@FP的XRD谱图；

图7是ZIF-8的SEM图；

图8是FP的SEM图；

图9是ZIF-8@FP的SEM图；

图10是平衡时间对ZIF-8@FP的吸附铜影响曲线；

图11是ZIF-8@FP的吸附选择性的柱状图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

1、ZIF-8@FP复合吸附材料的制备：

预处理滤纸的制备

将滤纸裁剪为1cm*4cm的滤纸条并置于质量浓度为10%的氢氧化钠溶液中，于30℃、120r/min的条件下振荡2h，再用蒸馏水冲洗至中性，于60℃烘干得到预处理滤纸备用。

ZIF-8@FP的制备

将1.17g Zn(NO₃)₂·6H₂O溶于8mL蒸馏水中，再加入预处理滤纸浸泡20min，将22.6g>

2、表征：

图1-3是ZIF-8、FP和ZIF-8@FP的红外谱图。ZIF-8红外谱图在1580cm^-1出现了咪唑环C=N键伸缩振动峰，在421cm^-1处出现了Zn-N键伸缩振动峰，这表明ZIF-8制备成功。ZIF-8@FP红外谱图除了具备滤纸红外谱图的特征吸收峰外，在421cm^-1处观察到了Zn-N键伸缩振动峰，这证明ZIF-8@FP成功制备。

图4-6是ZIF-8、FP和ZIF-8@FP的XRD谱图。ZIF-8@FP的XRD谱图出现了与ZIF-8对应一致的特征衍射峰，同时也出现了与滤纸对应一致的特征衍射峰，这说明ZIF-8@FP的合成没有破坏ZIF-8的晶体结构。

图7-9是ZIF-8、FP和ZIF-8@FP的扫描电镜图。ZIF-8的颗粒分布比较均匀，滤纸和ZIF-8@FP形貌差异较大，这表明ZIF-8@FP制备成功。

3、吸附性能：

图10是平衡时间对ZIF-8@FP吸附铜的影响曲线。实验条件：ZIF-8@FP复合吸附材料一张，Cu²⁺浓度50µg/mL溶液50mL，振荡速度160r/min，温度30℃。ZIF-8@FP复合吸附材料对铜离子的吸附速度较大，180min吸附量达到平衡吸附量的90%以上。

图11是ZIF-8@FP复合吸附材料的吸附选择性柱状图。实验条件：吸附剂为ZIF-8@FP复合吸附材料一张，各种金属离子浓度均为50µg/mL，体积50mL，平衡时间8h，振荡速度160r/min，温度30℃。在Cu²⁺、Au³⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Co²⁺、Mg²⁺和Cr⁶⁺等金属离子中，ZIF-8@FP复合吸附材料展现了较强的吸附选择性，对Cu²⁺的吸附量远远大于对其它金属的吸附量。

表1给出了常见金属离子与铜离子共存时，ZIF-8@FP复合吸附材料对铜的吸附。吸附剂为ZIF-8@FP复合吸附材料一张，各种金属离子和分别与铜离子组成二元体系，且浓度均为50µg/mL，体积50mL，平衡时间8h，振荡速度160r/min，温度30℃。在Zn²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Co²⁺、Mg²⁺和Cr⁶⁺等金属离子分别与铜离子共存的条件下，ZIF-8@FP复合吸附材料对铜离子的吸附量没有明显的降低，同时对常见金属的吸附量非常低，这说明ZIF-8@FP复合吸附材料吸附铜离子抗干扰性能强。

表1 ZIF-8@FP吸附铜的抗干扰性能