CN107855110A - 一种改性mil‑101‑so3nh4材料在水中吸附铷、铯离子方面的应用 - Google Patents

一种改性mil‑101‑so3nh4材料在水中吸附铷、铯离子方面的应用 Download PDF

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Abstract

一种改性MIL‑101‑SO3NH4材料在水中吸附铷、铯离子方面的应用，属于水处理技术领域。在所述的应用中，对材料MIL‑101‑SO3Na进行后处理：将活化的MIL‑101‑SO3Na置于饱和氯化铵水溶液中，磁力搅拌7‑8h后，离心分离、水洗，在120℃下真空干燥10‑12h，即得到MIL‑101‑SO3NH4材料。吸附试验现象表明：MIL‑101‑SO3NH4能够高效吸附水体中的铷、铯离子。

Description

一种改性MIL-101-SO3NH4材料在水中吸附铷、铯离子方面的 应用
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种改性MIL-101-SO3NH4材料对水中铷、铯离子的吸附应用。拓宽了MIL-101类材料的应用范围。
背景技术
铷、铯元素具有优良的光电特性和化学性质，在电子器件、催化剂、生物制药、磁流体发电、热离子转化等领域应用广泛。盐湖卤水中含有铷、铯等稀有贵金属资源，从盐湖卤水中提取铷、铯离子具有很大的应用前景。
目前提取铷、铯离子的主要方法有沉淀法、溶剂萃取法和吸附分离法。盐湖卤水中铷、铯离子的单位含量低，利用沉淀法直接在卤水中提取铷、铯离子较为困难。利用萃取法直接从低浓度的盐湖卤水中提取铷、铯离子的经济可行性较低。相比前两种方法，吸附分离法具有操作简单、成本低等优点，在铷、铯离子的提取方面具有极大的应用前景。
现用于铷、铯离子提取的吸附剂有磷钼酸铵、斜发沸石岩和其他复合材料等。然而，这些吸附材料对铷、铯离子的吸附量低、反应时间长，在它们的提取方面存在一定的限制。作为一种新型的无机-有机杂化多孔材料，金属-有机骨架(MOFs)具有比表面积大、孔尺寸以及孔性质可调等优点，在气体吸附与分离、传感、催化、电化学等领域具有潜在的应用。MIL-101是由法国Férey课题组在2005年率先合成和报道的一种具有超大比表面积和超高化学稳定性的MOF材料。该MOF材料在气体吸附、催化、生物医药、电磁等领域得到大量的研究。然而，经过调查发现，将MIL-101及其改性材料用于溶液中铷、铯的离子吸附的报道较少。
发明内容
本发明目的在于提供一种改性后的MIL-101-SO3NH4材料对铷、铯离子吸附的应用。拓宽了MIL-101类材料的应用。
实现本发明目的技术解决方案是：合成所述MIL-101-SO3NH4材料，其具体过程为：将活化后的MIL-101-SO3Na置于饱和氯化铵水溶液中，磁力搅拌7-8h后，离心分离、水洗，在120℃下真空干燥10-12h，即得到MIL-101-SO3NH4材料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：所合成的MIL-101-SO3NH4对水中铷、铯离子具有较高的吸附量和较快的吸附速率。
附图说明
图1为本发明的MIL-101-SO3Na材料改性前后的XRD对比图。
图2为本发明的MIL-101-SO3Na材料的EDS图。
图3为本发明的MIL-101-SO3NH4材料的EDS图。
图4为本发明的MIL-101-SO3NH4的结构图。
图5为本发明的MIL-101-SO3NH4对铷离子的吸附平衡曲线。
图6为本发明的MIL-101-SO3NH4对铯离子的定量吸附吸曲线。
图7为本发明的MIL-101-SO3NH4对铷离子的定量吸附吸曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
本发明MIL-101-SO3Na材料的制备方法如下：
(1)将3.70g H2BDC-SO3Na，2.5g CrO3和1.6mL浓盐酸水溶液溶解在50mL的去离子水中，然后转移到不锈钢高压釜中。将反应釜放
入180℃烘箱中反应6天。反应结束后，冷却到室温，通过离心收
获反应产物。之后用去离子水(400mL)和甲醇(100mL)洗涤三次，
然后在室温下的空气中干燥，得到绿色粉末。
(2)将合成好的绿色粉末浸泡在新鲜的DMF中，在120℃下纯化24小
时，离心，将液体吸出。在120℃下真空干燥8-12h，即得到
MIL-101-SO3Na材料。
实施例1：
对材料MIL-101-SO3Na进行后处理：将制备的MIL-101-SO3Na材料MIL-101-SO3Na置于饱和氯化铵水溶液中，磁力搅拌7-8h后，离心分离、水洗，在120℃下真空干燥10-12h，即得到MIL-101-SO3NH4材料。
实施例2：
我们选择了20mg MIL-101-SO3NH4，10mL浓度为300ppm的Cs+溶液进行了吸附试验，选择了1min，5min，10min，30min，60min，360min，720min，1440min的时间梯度，做出了吸附量与时间的线性关系图。
实施例3：
将制备的样品对配置好的铷、铯离子进行静态吸附，吸附过程中根据时间变化、样品溶液浓度变化，采用原子吸收光谱法测定液相中铷、铯离子浓度，直至液相中浓度不再变化(即吸附平衡)为止。测定交换容量qe。
吸附容量：
其中C0，C；各时间测定的离子浓度(mmol/L)；V：溶液体积(L)；W：吸附剂的质量(g)。
室温下，称量20mg MIL-101-SO3NH4加入到20mL玻璃瓶中，分别加入10mL溶液浓度为200-1200ppm的硝酸铷、硝酸铯溶液，20℃在恒温振荡器中进行振荡吸附，通过测定吸附平衡后溶液中Rb+、Cs+浓度，带入上式计算出样品的qe。
采用火焰原子吸收光谱法测定铷、铯离子的浓度。铷离子的测定最佳条件为：灯电流大小为4mA，狭缝宽度为0.7H，燃气流量和助燃气流量分别为2.0L/min和17.0L/min。铯离子测定最佳条件为：灯电流大小为6mA，狭缝宽度为2.0H，燃气流量和助燃气流量分别为2.0L/min和17.0L/min。
上述实施例所得的产品的测试结果见下述：
图1表示，对改性前后的MIL-101-SO3Na材料进行XRD表征。改性得到的MIL-101-SO3NH4的主要特征峰与改性前的MIL-101-SO3Na出峰情况一致，没有出现其他衍射峰。说明改性后的MIL-101-SO3Na的结构没有发生变化，材料稳定性很好良好。
图2、3表示，对改性前后的MIL-101-SO3Na材料进行EDS表征。图谱分析出来的元素种类都与改性前后的两种材料含有的元素一一对应。这说明我们合成以及改性后的材料是正确的。
图4表示，MIL-101-SO3NH4具有丰富的酸性位点。
图5表示，MIL-101-SO3NH4材料对铷离子的吸附时间在30min时即达到了吸附平衡，表明了该材料的吸附速率很快。
图6、7表示，MIL-101-SO3NH4在相同的接触时间内(吸附平衡时间30min)吸附量与溶液浓度之间的关系。由图可知，MIL-101-SO3NH4对铷、铯离子的吸附最大量分别为133mg/g和230mg/g。

Claims (2)

1.一种MIL-101-SO3NH4材料的应用，用于吸附水中铷、铯离子的应用。
2.权利要求1所述的应用，其特征在于，MIL-101-SO3NH4材料的制备：对MIL-101-SO3Na进行处理，其步骤如下：将活化的后的MIL-101-SO3Na置于饱和氯化铵水溶液中，搅拌7-8h后，离心分离、水洗，在120℃下真空干燥10-12h，即得到MIL-101-SO3NH4材料。
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