磁性Zr基MOFs材料的合成及吸附水中磷的性能研究

基于液相外延生长原理,采用自组装法合成了磁性氨基功能化MOFs材料Fe_(3)O_(4)@NH_(2)-UiO-6(Fe-NUiO(Zr)-005),对其进行了XRD、FTIR、SEM和BET等表征分析,研究了其在水体中对磷的吸附性能,探讨了吸附除磷的机理。结果表明,在Fe_(3)O_(4)上自组装生成了具有介孔结构的纳米磁性复合材料Fe-NUiO(Zr)-005,其比表面积大,稳定性高,该材料适应磷溶液的pH(3.0~9.0)宽,吸附效果良好,吸附过程符合Langmuir模型,饱和吸附量达71.94 mg·g^(-1)。材料吸附磷的平衡时间为200 min,吸附过程符合伪二级动力学方程,且受到了多种机制的影响。在实际水环境和共存离子(Cl^(-)、SO_(4)^(2-)和NO^(-)_(3))中应用时,吸附剂呈现出较强的抗干扰能力,其具有较高的吸附低浓度磷的潜力。材料能够循环使用至少5次,Fe-NUiO(Zr)-005在实现对磷的吸附去除的同时,可以非常便捷地通过外加磁场完成固液分离和回收利用,和非磁性的NUiO(Zr)相比,回收率提高49%。通过Zata电位,pH效应,吸附前后FT-IR等分析,Fe-NUiO(Zr)-005吸附除磷的过程为吸热的自发化学吸附反应,吸附机理主要涉及静电吸附和配体交换作用。研究结果对UiO类磁性材料的合成及其对水体中磷的吸附去除具有重要的指导意义。

UiO-66/MoS_(2)材料对Cr(Ⅵ)-亚甲基蓝的高效光催化协同处理研究

为解决同时去除重金属和有机物的体系中,催化剂的氧化还原能力低和光生载流子复合率高的问题,该文以MoS_(2)为助催化剂,通过调节MoS_(2)的量,采用一步溶剂热法合成了最优催化性能的UiO-66/MoS_(2)复合材料(0.2MoUiO),将其用于Cr(Ⅵ)和亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)的协同光催化去除。在催化剂0.2MoUiO的浓度为0.1 g/L,Cr(Ⅵ)与MB浓度均为5 mg/L时,可见光照射80 min,可同时去除98%MB和90%Cr(Ⅵ),在Cr(Ⅵ)-MB体系中,其对MB和Cr(Ⅵ)的光催化速率分别为单一体系中的1.89倍和2.87倍;催化性能增强的原因在于UiO-66与MoS_(2)之间形成了Z型异质结,增强了0.2MoUiO对光吸收能力和加速了电子(e-)和空穴(h+)的分离,通过了PL、XPS价带测试和UV-vis DRS等表征的验证。机理和ESR测试分析表明·OH和·O_(2)^(-)是光催化降解MB的主要活性物质,协同降解Cr(Ⅵ)时,MB作为牺牲剂有效消耗了h+和·O_(2)^(-),促进e-积累,有利于Cr(Ⅵ)的还原。

聚合物吸附剂的制备及在水体重金属污染净化应用中的研究进展

水污染严重威胁着全球淡水资源的安全。在众多污染物中,重金属污染致命且难以去除。水环境中重金属主要以溶解态和颗粒态存在,其迁移与转化过程复杂多样,几乎包括水体中各种物理、化学和生物过程。重金属还易被生物摄食吸收、浓缩和富集,通过食物链逐级放大,达到危害顶级生物的水平。因此,对重金属进行净化显得尤为重要。目前,吸附技术是使用最为广泛、对环境最为友好的一种净化方法。其中研究较热的一类新型吸附剂——高分子聚合物(如改性天然聚合物、高分子硫聚合物、地质聚合物和导电聚合物等),由于其制备简单、结构稳定、可个性化定制,对重金属具有高效的吸附作用,因此它的应用前景较广阔。基于此,本文对高分子聚合物的合成方法以及去除重金属污染物的应用研究进展进行总结,并对其发展前景做一些展望。