染料的Zr-有机骨架吸附和光催化降解

采用氯化锆与2,2'-联喹啉-4.4'-二甲酸在溶剂热反应条件下,合成了多孔的Zr-有机骨架(Zr-MOF)材料,并用其对阳离子翠蓝X-GB和活性黄棕K-GR分别进行物理吸附和光催化降解.结果表明,Zr-MOF在500 min内对单一染料溶液中阳离子翠蓝X-GB的吸附效率高达99.76%,在与活性黄棕K-GR的混合染料溶液中对阳离子翠蓝X-GB的选择性吸附达到了98.62%。在紫外光照射下,Zr-MOF在120 min内几乎可将阳离子翠蓝X-GB完全催化降解,110 min后对活性黄棕K-GR的光催化降解效率为75.25%。经过4次循环后,Zr-MOF对阳离子翠蓝X-GB的吸附效率仍可达97.13%;对阳离子翠蓝X-GB和活性黄棕K-GR的光催化降解效率分别为96.59%和71.28%。

Zr-有机骨架材料对水中重铬酸根的物理吸附性能

为了去除水中高毒性的重铬酸根(Cr2O7^2-),采用Zr4+与2,2′-联喹啉-4,4′-二甲酸(H2L)在溶剂热条件下反应,合成了一种Zr-有机骨架材料,对水中的Cr2O7^2-进行物理吸附。分别使用X射线衍射、傅里叶红外光谱、扫描电镜、热重分析对Zr-MOF进行结晶性、化学官能团、表面形貌、热稳定性进行分析。研究Zr-MOF的用量、Cr2O7^2-的初始质量浓度和吸附温度对吸附效能的影响。结果表明,所合成的目标产物Zr-MOF结晶性良好,呈多面体,热稳定性优异。Zr-MOF对Cr2O7^2-的吸附量随着吸附剂用量的增大而减小,随着Cr2O7^2-初始浓度的升高而升高,随着环境温度的升高而降低。当Zr-MOF的用量为15mg,Cr2O7^2-的初始浓度为20mg/L,吸附温度为25℃时,吸附效果较好。Zr-MOF对水溶液中Cr2O7^2-的物理吸附过程符合准二级动力学模型,其吸附行为符合Freundlich等温吸附方程。

锆-有机骨架对水中染料的高选择性可循环吸附

针对染料废水造成的水污染问题,采用溶剂热合成方法,将氯化锆、2,2′-联喹啉-4,4′-二甲酸(H_2L)和苯甲酸混合后,在100℃下反应合成了三维多孔的Zr-有机骨架材料(Zr-MOF),对水中的染料进行选择性、可循环吸附。结果表明,在6组由活性染料与阳离子染料组成的双染料混合水溶液中,Zr-MOF实现了对亚甲基蓝(MB)、阳离子艳红5GN(BR14)和阳离子嫩黄7GL(BY24)的高选择性吸附,吸附效率均在79%以上,其中对MB的去除效率高达99.78%。在连续的8轮吸附-脱附循环实验后,Zr-MOF对40 mL的15.7 mg/L的MB染料的去除效率仍高达97.0%。X射线粉末衍射测试表明,经受8次吸附-脱附循环后,以及在pH值为2～14之间的强酸(盐酸)和强碱(NaOH)水溶液中放置48 h之后,Zr-MOF的结晶性几乎毫无变化,显示出十分可靠的稳定性和可循环使用能力。

基于锆-有机骨架的印染废水中Cr(Ⅵ)的荧光检测

针对印染废水中重金属铬Cr(Ⅵ)离子造成的污染,采用氯化锆与2,2’-联喹啉-4,4’-二甲酸(H2L)反应,合成了Zr-金属有机骨架(Zr-MOF)。经粉末X射线衍射表征证实Zr-MOF在水中和强酸/碱环境中具有结构稳定性。经荧光测试证明Zr-MOF的光致发光性能。对水中Cr(Ⅵ)离子的荧光传感检测结果表明,Zr-MOF在多种混合阴/阳离子的干扰下,可以对水中痕量的Cr O42-和Cr2O72-离子进行高选择性荧光淬灭识别和定量检测,其检出限分别为6.704和11.232 mg/L。并提出了Zr-MOF的光致发光和荧光淬灭检测机制。此外,经过7次连续的荧光检测循环后,Zr-MOF的荧光发射强度仍能维持在95%以上。