【摘 要】
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近年来,金属有机骨架(MOFs)因其具有高孔隙度、大表面积、热/化学稳定性,亲水/亲油性基质,成本低,易改性等优点已被广泛用于去除水体中的污染物。通过合成的手段,在MOFs骨架上引进特殊功能基团,结合MOFs的有序多孔结构和接枝基团多样性的特点,能有效改变MOFs材料的吸附特性。改性后的MOFs材料具有较佳的吸附效率和分子识别性能。本论文选择了Cu(BDC-NH2)(DMF),NH2-MIL-10
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近年来,金属有机骨架(MOFs)因其具有高孔隙度、大表面积、热/化学稳定性,亲水/亲油性基质,成本低,易改性等优点已被广泛用于去除水体中的污染物。通过合成的手段,在MOFs骨架上引进特殊功能基团,结合MOFs的有序多孔结构和接枝基团多样性的特点,能有效改变MOFs材料的吸附特性。改性后的MOFs材料具有较佳的吸附效率和分子识别性能。本论文选择了Cu(BDC-NH2)(DMF),NH2-MIL-101(Fe)和 NH2-MIL-101(Cr)作为改性基体材料,通过MOFs上的胺基平台,将疏水烷基链接枝引入到MOFs框架上,在引入活性基团的同时,增加了 MOFs材料在水中的稳定性,构建了三种高效季铵功能化MOFs吸附剂,用于高效去除水溶液中金属氰化物。本论文从以下几个方面开展研究工作:季铵功能化MOFs吸附剂的制备;采用FTIR、TGA、SEM、XPS、XRD和氮气吸附脱附实验研究了吸附剂的物理化学性质;吸附及洗脱条件的优化。采用溶剂热法制备了 Et-N-Cu(BDC-NH2)(DMF)、Et-N-NH2-MIL-101(Fe)和Et-N-NH2-MIL-101(Cr)三种季铵功能化MOFs吸附剂,建立了三个水溶液中MOFs吸附Pd(CN)42-的新体系。对关键吸附参数,如接触时间,pH值,最大吸附容量,洗脱条件,重复使用性,吸附等温线,动力学模型进行了研究,对吸附热力学参数及吸附机理也进行了详细探讨。实验结果表明:三种季铵功能化MOFs材料在中性和弱碱性水溶液中有较高的稳定性,当pH值在7.0左右时,吸附Pd(CN)42-效果最好。热力学研究显示三个吸附体系△ G<0,△ H<0,表明吸附过程均是一个自发的放热反应。吸附等温线均符合Langmuir模型,吸附过程均符合准二级动力学模型,吸附速度快,都能在30 min内达到平衡。Et-N-Cu(BDC-NH2)(DMF)能应用于高效去除包括 Pd(CN)42-,Co(CN)63-和Fe(CN)63-在内的金属氰化物,最大静态吸附容量分别可达172.9(Pd(Ⅱ)),101.0(Co(Ⅲ))和 102.6(Fe(Ⅲ))mg g-1,Pd(CN)42-能通过二步洗脱法实现Pd(Ⅱ)选择性回收,五次循环后回收率大于91.0%。实验结果表明:季铵功能化MOFs材料吸附Pd(CN)42-属离子交换反应。季钱盐功能化金属有机骨架(MOFs)吸附剂,具有制备简单、吸附速率快、洗脱容易等优点,在处理金属氰化污染物和有价金属回收领域显示出潜在应用价值。
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