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。

磁性金属有机骨架材料(MOF)Fe3O4-COOH@MIL-101(Cr)的制备及其吸附/催化协同作用去除新型污染物尼泊金甲酯

采用溶剂热法合成了羧基功能化Fe3O4磁性微球Fe3O4-COOH,进一步与金属有机骨架材料MIL-101(Cr)复合,得到磁性MOF复合材料Fe3O4-COOH@MIL-101(Cr).通过X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、洛伦兹透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)等手段对其进行了组成、结构、形貌、磁性等表征,并研究了其吸附和富集新型污染物尼泊金甲酯(MPB)的性能,进一步以H2O2为氧化剂,考察了MPB在该材料上富集后的催化氧化降解性能.通过考察溶液pH值、MPB初始浓度、吸附温度、吸附时间、体系中H2O2浓度等影响因素,初步研讨了吸附/降解机理.结果表明,Fe3O4-COOH@MIL-101(Cr)平均粒径约为100 nm,饱和磁化强度为10.1 emu·g^-1.对MPB的等温吸附线符合Langmuir模型,吸附热力学研究表明,吸附过程为自发进行的吸热熵增的过程.吸附动力学研究表明,吸附过程符合准二级动力学模型,吸附活化能Ea为46.48 kJ·mol^-1;将吸附后的材料加入氧化剂H2O2,采用类Fenton反应可以实现MPB在可见光下降解.在pH 3.0—8.0,45 min内可以实现MPB近100%降解,较普通Fenton反应体系有更宽的pH适用范围.且材料可循环使用,是有优异潜力的水中MPB绿色吸附与降解材料.