CN110433774A - 一种ZnO@MIL-100(Fe)吸附材料的制备方法和吸附应用 - Google Patents

一种ZnO@MIL-100(Fe)吸附材料的制备方法和吸附应用 Download PDF

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许淑霞
张艺莹
罗悦
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    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption

Abstract

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种金属有机骨架ZnO@MIL100(Fe)复合纳米材料的制备方法及其用于抗生素头孢克肟吸附。本发明的制备过程包括：通过一锅水热合成方法将无毒，绿色、低成本的纳米ZnO嵌入到FeMOF中，该复合材料从未用此方法合成过，且未将纳米ZnO和金属有机骨架FeMOF复合。本专利发明了一种ZnO@MIL100(Fe)复合材料的制备方法，原材料来源广泛，操作步骤简单，对头孢克肟的去除效果为95％以上，为之后MOF复合材料的制备和头孢克肟吸附奠定基础。

Description

一种ZnO@MIL-100(Fe)吸附材料的制备方法和吸附应用
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种用于抗生素头孢克肟吸附的ZnO@MIL-100(Fe)复合金属有机骨架材料的制备方法及其吸附性能。
背景技术
头孢菌类抗生素由于其数量品类多，抗菌活性强、疗效高、抗菌广、耐酸、耐碱等特点而被大众所熟知。但是目前已有超过50个国家报告产生了对头孢克肟的抗药性，这引起了公共卫生领域的严重关注。而抗生素的高消耗率会使它们的残留物通过废水处理排放进入水生生态系统，导致产生在对广谱抗生素增值具有抗性的细菌菌株，从而对环境和人类健康构成潜在威胁。
当前，常规去除水体中抗生素有很多种技术，如生物处理法、膜分离法、电化学处理法、吸附法和高级氧化法等。其中吸附被认为是最有前景的技术，因为其操作简单，成本低，不使用化学品并且易于从实验室规模扩大到工业规模而被广泛使用。
金属有机骨架(MOFs)作为一种新兴的3D多孔晶体骨架的多孔材料，其因特殊的结构，大的比表面积、高孔隙率和无限、均匀的骨架结构而广泛被人所熟知，并在最近被证明是合适的吸附材料。而在2007年由拉瓦锡材料研究所所制备的MILs系列，其环境友好的性质、化学稳定性、热稳定性、高表面积、良好的生物相容性以及它的Fe-金属簇低毒性和更显着的路易斯酸度而得到了广泛的研究。但是尽管MIL-100(Fe)有如此多的优势，仍然在吸附污染物方面有许多问题。
本发明将纳米ZnO嵌入Fe-MOF孔腔内，操作步骤简单，反应条件温和。对抗生素头孢克肟有很好的吸附效果且材料可以反复利用。
发明内容
一种ZnO@MIL-100(Fe)吸附材料的制备技术及其对抗生素头孢克肟的吸附性能
具体步骤如下：
(1)在磁力搅拌下向超纯水中加入配体均苯三甲酸1.26g(H3BDC)，搅拌一段时间后，使其完全溶解于超纯水中。
(2)同样的操作下将九水合硝酸铁3.625g Fe(NO3)3·9H2O完全溶解于超纯水中。
(3)取0.4882g纳米ZnO(粒径30nm)溶于15ml超纯水中，形成悬浮液
(4)将(1)(2)(3)所得溶液移至烧杯并且超声30min使其充分混合后，置于聚四氟乙烯高压反应釜中，水热反应12h。
(5)将所得水热产物8000rpm 5min离心并收集亮橘色ZnO@MIL-100(Fe)产物。
(6)用超纯水、无水乙醇洗涤ZnO@MIL-100(Fe)至少三次，90℃真空干燥，收集后置于阴凉处备用。
发明效果
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)制备材料方法简单、方便、绿色；
(2)相比MIL-100(Fe)，ZnO@MIL-100(Fe)复合材料对抗生素头孢克肟有较好的吸附效果。
具体实施方式
实施例1：
3.625g Fe(NO3)3·9H2O用15ml去离子水溶解后，在磁力搅拌下加入1.26g H3BDC混匀并加入0.4882g纳米，继续搅拌30min混匀并形成亮橘色悬浮液，然后将得到的混合物置于100ml聚四氟乙烯高压反应釜中，150℃下反应12h后，冷却至室温，用去离子水和无水乙醇以8000rpm离心5min收集得到亮橘色的沉淀物，随后在90℃下干燥过夜并在黑暗条件下储存。取0.02g ZnO@MIL-100(Fe)加入100ml 0.02mg·L-1头孢克肟溶液，25℃恒温震荡2h，吸取吸附后的清液，用紫外可见分光光度计测定，计算其去除率为95％。
实施例2：
3.625g Fe(NO3)3·9H2O用15ml去离子水溶解后，在磁力搅拌下加入1.26g H3BDC混匀并加入0.4882g纳米，继续搅拌30min混匀并形成亮橘色悬浮液，然后将得到的混合物置于100ml聚四氟乙烯高压反应釜中，150℃下反应12h后，冷却至室温，用去离子水和无水乙醇以8000rpm离心5min收集得到亮橘色的沉淀物，随后在90℃下干燥过夜并在黑暗条件下储存。取0.02g ZnO@MIL-100(Fe)加入100ml 0.02mg·L-1头孢克肟溶液，35℃恒温震荡2h，吸取吸附后的清液，用紫外可见分光光度计测定，计算其去除率为97％。
实施例3：
3.625g Fe(NO3)3·9H2O用15ml去离子水溶解后，在磁力搅拌下加入1.26g H3BDC混匀并加入0.4882g纳米，继续搅拌30min混匀并形成亮橘色悬浮液，然后将得到的混合物置于100ml聚四氟乙烯高压反应釜中，150℃下反应12h后，冷却至室温，用去离子水和无水乙醇以8000rpm离心5min收集得到亮橘色的沉淀物，随后在90℃下干燥过夜并在黑暗条件下储存。取0.02g ZnO@MIL-100(Fe)加入100ml 0.02mg·L-1头孢克肟溶液，45℃恒温震荡2h，吸取吸附后的清液，用紫外可见分光光度计测定，计算其去除率为99％。

Claims (4)

1.一种ZnO@MIL100(Fe)吸附材料及其制备方法和应用，其特征在于包括以下七个步骤：
(1)在磁力搅拌下向超纯水中加入配体均苯三甲酸(H3BDC)，搅拌一段时间后，使其完全溶解于超纯水中。
(2)同样的操作下将九水合硝酸铁Fe(NO3)3·9H2O完全溶解于超纯水中。
(3)取一定量的纳米ZnO(30nm)溶于15ml超纯水中，形成悬浮液。
(4)将(1)(2)(3)所得溶液移至烧杯并且超声30min使其充分混合后，置于聚四氟乙烯高压反应釜中，水热反应12h。
(5)将所得水热产物8000rpm(每分钟转数)5min离心并收集亮橘色ZnO@MIL100(Fe)产物。
(6)用超纯水、无水乙醇洗涤ZnO@MIL100(Fe)至少三次，90℃真空干燥，收集后置于阴凉处备用。
(7)考察产物对抗生素头孢克肟的吸附效果。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：纳米ZnO作为掺杂前体，形成复合材料。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中九水合硝酸铁、均苯三甲酸、纳米ZnO三者的物质的量之比是9：6：9。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中反应温度为150160℃，最佳反应温度为150℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112616834A (zh) * 2020-10-26 2021-04-09 杭州乐铭科技有限公司 一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺
CN117815912A (zh) * 2024-03-05 2024-04-05 内蒙古森鼎环保节能股份有限公司 一种抗污染长寿命超滤膜材料及其制备方法

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