CN115646450A - 具有疏水孔表面和大微孔孔容的zif-8基多孔碳材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF‑8基多孔碳材料的制备方法，首先通过溶剂热法合成前驱体ZIF‑8，然后以KOH为活化剂，通过直接高温活化将ZIF‑8转化为ZIF‑8基多孔碳，并通过调节活化参数，得到具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF‑8基多孔碳；其中KOH与ZIF‑8的碱碳比为0.25‑2：1。本发明简化了制备工艺，通过直接活化法制备了具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF‑8基多孔碳材料；高比表面积及多孔碳与5‑羟甲基糠醛之间独特的π‑π相互作用有利于实现5‑羟甲基糠醛的高效吸附；所得ZIF‑8基多孔碳材料对5‑羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸的混合水溶液分离效果明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳材料及其制备方法，以及该ZIF-8基多孔碳材料在选择性吸附分离5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸和甲酸中的应用，属于无机功能材料应用领域。
背景技术
5-羟甲基糠醛作为重要的生物质呋喃类化合物，可通过氧化、开环和缩合等各种有机反应合成多种功能材料。由木质纤维素制备5-羟甲基糠醛包括三个步骤，纤维素首先水解为葡萄糖，之后葡萄糖异构化为果糖，果糖脱水为5-羟甲基糠醛。而由于5-羟甲基糠醛在酸性或中性条件下不稳定，会进一步水解为乙酰丙酸和甲酸，严重影响了5-羟甲基糠醛的产率和收率。因此，5-羟甲基糠醛的分离与纯化是工业化生产的难点之一。
5-羟甲基糠醛的分离方法主要包括蒸馏法、萃取法、吸附法、膜分离法。由于5-羟甲基糠醛沸点较高，通常采用减压蒸馏法进行分离，但工艺能耗大，成本高；萃取法需要用到大量有机溶剂，且存在萃取剂毒性强，难回收的缺点，不利于大规模工业化生产；通过膜分离法进行5-羟甲基糠醛富集的研究尚未引起足够的重视，少有的报道是通过相对绿色的纳滤法进行5-羟甲基糠醛的分离。相对而言，易操作、低能耗且环境友好的吸附法更适用于将5-羟甲基糠醛从复杂的反应体系中高选择性分离出来，其中筛选合适的吸附剂是关键。
ZIF基多孔碳是一种新型的功能型多孔碳材料，广泛应用于吸附分离、催化及电化学等领域。中国专利CN113578272 A通过先碳化后活化制备了一种具有大孔径和超大孔容ZIF-8基介孔碳，将其应用于糠醛和乙酸混合物的分离后实现了呋喃类化合物糠醛的高效分离。此外，ZIF-8基多孔碳与呋喃类化合物存在独特的π-π相互作用，且具有疏水性和微孔的多孔碳有利于呋喃类化合物的高效分离（Min Yuan, Tianchang Liu, Qi Shi,Jinxiang Dong. Understanding the KOH activation mechanism of zeoliticimidazolate framework-derived porous carbon and their corresponding furfural/acetic acid adsorption separation performance[J]. Chemical EngineeringJournal, 2022, 428: 132016.）。但先碳化后活化的工艺过于繁琐，本发明将制备工艺简化，省略碳化步骤，直接活化制备具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳材料，并将其应用于5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸和甲酸混合物的分离，对呋喃类化合物的5-羟甲基糠醛的生产制备具有重要意义。
发明内容
本发明旨在提供一种具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳材料的制备方法，该方法首先通过溶剂热法制备ZIF-8样品；之后ZIF-8与KOH混合，通过调节活化温度、活化时间和碱碳比，调控ZIF-8配体和KOH反应过程，直接活化制备具有疏水性和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳；最后将得到的ZIF-8基多孔碳应用于吸附分离5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸和甲酸混合溶液，实现了5-羟甲基糠醛的高效分离。
本发明制备的ZIF-8基多孔碳材料与5-羟甲基糠醛之间存在独特的π-π相互作用，对5-羟甲基糠醛的亲和力最强；因乙酰丙酸存在疏水性长链烷基，ZIF-8基多孔碳材料对其亲和力次之；因甲酸与水作用力最强，ZIF-8基多孔碳材料对甲酸的亲和力最弱。同时，高比表面积使材料具有更高的5-羟甲基糠醛吸附量，可以有效地从低浓度5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸和甲酸混合水溶液中吸附5-羟甲基糠醛。
本发明提供了一种直接活化制备具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳材料的方法，首先通过溶剂热法合成前驱体ZIF-8，然后以KOH为活化剂，通过直接高温活化将ZIF-8转化为ZIF-8基多孔碳，并通过调节活化参数（活化温度、碱碳比和活化时间）得到具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳。
本发明提供了一种具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）前驱体ZIF-8的制备：将二水醋酸锌（9-12 mmol）和2-甲基咪唑（27-36 mmol）以1：3的摩尔比混合溶于60-100 mL无水甲醇中，在100℃下反应2天，反应结束后，使用无水甲醇对样品洗涤数次，过滤，干燥得到白色粉末样品ZIF-8；再将样品放置在150℃真空干燥箱中抽真空12 h后备用；
（2）将KOH与步骤（1）中得到的ZIF-8按照一定的碱碳比混合均匀，在保护气Ar下，升温至活化温度，将ZIF-8直接活化一定时间；然后冷却至室温，使用2 mol/L的HCl将样品浸泡12-24 h，使用去离子水洗涤，过滤；最后在100 ℃下干燥12-24 h后得到ZIF-8基多孔碳；
其中活化时升温速率为2.5-5℃/min，直接活化温度为800-1000℃，活化时间为1-6 h，碱碳比为0.25-2：1（重量比）。
本发明提供了上述具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳材料在吸附分离5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸和甲酸混合水溶液中的应用。在该应用中，所分离的对象为单组分5-羟甲基糠醛水溶液、单组分乙酰丙酸水溶液、单组分甲酸水溶液或5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸和甲酸的混合水溶液，分离体系浓度为：0.1-5.0 wt.%的5-羟甲基糠醛水溶液，0.1-5.0 wt.%的乙酰丙酸水溶液，0.1-5.0 wt.%的甲酸水溶液，0.1/0.05/0.02 wt.%-5.0/2.5/1.0 wt.%的5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液，分离方法为单组分静态吸附实验、单组分动态穿透实验、三组分静态吸附实验、三组分动态穿透实验中的一种。
所述的单组分5-羟甲基糠醛或乙酰丙酸或甲酸水溶液静态吸附实验：称取50 mg的ZIF-8基多孔碳于5 mL玻璃小瓶中，之后加入2.5 mL浓度为0.1 wt.%-5.0 wt.%的5-羟甲基糠醛或乙酰丙酸或甲酸溶液，在25℃下静置12 h确保达到吸附平衡，然后使用高效液相色谱仪对清液进行定量分析。
所述的三组分（5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液）静态吸附实验：称取50mg的ZIF-8基多孔碳于5 mL玻璃小瓶中，之后加入2.5 mL浓度为0.1/0.05/0.02 wt.%-5.0/2.5/1.0 wt.%的5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液，置于25 ℃下静置12 h确保达到吸附平衡，然后使用高效液相色谱仪进行定量分析。
所述的单组分5-羟甲基糠醛或乙酰丙酸或甲酸水溶液动态穿透实验：将ZIF-8基多孔碳材料装入到穿透柱中，填料高度为17 cm，内径为4 mm；在25 ℃条件下，将浓度为5.0wt.%的5-羟甲基糠醛或2.5 wt.%乙酰丙酸水溶液或1.0 wt.%甲酸水溶液以0.05 mL/min的流速通过填料层。
所述的三组分（5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液）动态穿透实验：将ZIF-8基多孔碳材料装入到穿透柱中，填料高度为17 cm，内径为4 mm；在25 ℃条件下，将浓度为5.0/2.5/1.0 wt.%的5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液以0.05mL/min的流速通过填料层，最后进行脱附实现三者的分离。
进一步地，上述动态穿透实验中，首先用待分离组分5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液润洗管路，之后用N2对管路进行吹扫；然后通过高压注射泵将5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸水溶液以0.5 mL/min的流速自下而上流过填料层，在填料出口处每隔10min收集0.5 ml流出液体，最后用高效液相色谱仪进行定量分析。
动态穿透实验结束后，需进行吸附剂的再生；通过高压注射泵将乙醇以0.5mL/min的流速自下而上流过填料层，在填料出口处每隔10 min收集0.5ml流出液体，使用高效液相色谱仪进行定量分析，直至流出液中无产物，实现吸附剂的再生。之后再次使用脱附后的吸附柱进行5.0/2.5/1.0 wt.%的5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液的动态穿透实验。
本发明的有益效果：
（1）本发明简化了制备工艺，通过直接活化法制备了具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳材料。同时，高比表面积及多孔碳与5-羟甲基糠醛之间独特的π-π相互作用有利于实现5-羟甲基糠醛的高效吸附；
（2）本发明所制备的ZIF-8基多孔碳材料对5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸的混合水溶液分离效果明显；ZIF-8基多孔碳对三种吸附质的亲和力为5-羟甲基糠醛>乙酰丙酸>甲酸；在混合液中对5-羟甲基糠醛吸附量高达837.4 mg/g, 乙酰丙酸和甲酸吸附量仅为83.6和0.6 mg/g，实现高选择吸附5-羟甲基糠醛的目的。
附图说明
图1为实施例1~4制备的ZIF-8基多孔碳的77K下N2等温吸脱附图。
图2为实施例1~4制备的ZIF-8基多孔碳孔容分布图。
图3为实施例5~7的单组分静态吸附曲线图。
图4为实施例8的三组分静态吸附曲线图。
图5为实施例9~11的单组分动态穿透曲线图。
图6为实施例12的三组分动态穿透曲线图。
图7为实施例13的三组分循环动态穿透曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明做进一步阐述，需要说明的是本发明技术方案的保护范围不仅局限于以下实施例。
实施例1：制备ZIF-8基多孔碳材料：
（1）前驱体ZIF-8的制备：将2.64 g二水醋酸锌和2.952 g 2-甲基咪唑溶解于90ml无水甲醇中；之后在100℃下反应2天，反应结束后，降至室温，使用无水甲醇对样品反复洗涤数次，过滤，干燥，并在150℃真空干燥箱中抽真空12 h得到ZIF-8；
（2）将步骤（1）中得到的ZIF-8与KOH按照1：1的质量比充分混合均匀，之后将混合物置于镍坩埚中并放入管式炉；在保护气Ar下，升温速率为5 ℃/min，活化温度为800 ℃，活化时间为3 h，之后冷却至室温；使用2 mol/L的HCl将样品浸泡12 h去除Zn/K化合物，之后使用去离子水洗涤，过滤，最后在100 ℃下干燥12 h后得到ZIF-8基多孔碳NCZIF-8800CA1。其微孔孔容为0.76 cm3/g，BET为2442 m2/g，表面N含量为7.62 wt.%，表面极性较高，疏水性不强。77K下的N2吸脱附等温线和孔容分布图如图1，2所示。结果表明，在活化温度为800℃、活化时间为3h、碱碳比为1时，得到具有大微孔孔容和一定疏水性的多孔碳。
实施例2：制备ZIF-8基多孔碳材料：
与实施例1相同，不同之处在于：ZIF-8与KOH的质量比为 4：1，活化温度为1000℃，得到的ZIF-8基多孔碳为NCZIF-81000CA0.25。其微孔孔容为0.71 cm3/g，BET为1738 m2/g，77K下的N2吸脱附等温线和孔容分布图如图1，2所示。结果表明，在活化温度为1000℃、活化时间为3h、碱碳比为0.25时，碱碳比略低，活化程度略低，得到具有大微孔孔容和一定疏水性的多孔碳。
实施例3：制备ZIF-8基多孔碳材料：
与实施例1相同，不同之处在于：活化温度为1000 ℃，得到ZIF-8基多孔碳为NCZIF- 81000CA1。其微孔孔容为0.83 cm3/g，BET为2626 m2/g，77K下的N2吸脱附等温线和孔容分布图如图1，2所示。结果表明：在活化温度为1000℃、活化时间为3h和碱碳比为1时，得到的NCZIF-81000CA1具有最高的微孔孔容和比表面积；同时，NCZIF-81000CA1的表面N含量为1.34wt.%，表面极性低，具有强疏水孔表面，疏水性较强，有利于从低浓度水溶液中吸附5-羟甲基糠醛。
实施例4：制备ZIF-8基多孔碳材料：
与实施例1相同，不同之处在于：活化时间为1h，得到ZIF-8基多孔碳为NCZIF- 81000CA1-1。其微孔孔容为0.67 cm3/g，BET为2213 m2/g，77K下的N2吸脱附等温线和孔容分布图如图1，2所示。结果表明：在活化温度为1000℃、活化时间为1h和碱碳比为1时，活化时间较短，得到的NCZIF-81000CA1-1具有略低的微孔孔容和一定疏水性的多孔碳。
实施例5：单组分5-羟甲基糠醛水溶液静态吸附实验
采用实施例3中制备的NCZIF-81000CA1材料进行单组分5-羟甲基糠醛水溶液静态吸附实验。称取50 mg的NCZIF-81000CA1于5 mL玻璃小瓶中，加入2.5 mL浓度为0.1，0.2，0.25，0.5，1.0，2.0，2.5，3.0，4.0, 5.0 wt.%的5-羟甲基糠醛水溶液，在25 ℃下静置12 h后使用装有0.22 μm水系滤头的注射器过滤得到清液，之后用高效液相色谱仪对清液进行定量分析。5-羟甲基糠醛的单组分静态吸附曲线如图3所示。结果显示，在初始浓度为5.0 wt.%时，NCZIF-81000CA1对5-羟甲基糠醛的吸附量961.1 mg/g。
实施例6：单组分乙酰丙酸水溶液静态吸附实验
与实施例1相同，不同之处在于：吸附质为单组分乙酰丙酸水溶液；乙酰丙酸的单组分静态吸附曲线如图3所示。结果显示，在初始浓度为2.5 wt.%时，NCZIF-81000CA1对乙酰丙酸吸附量为532.9 mg/g。
实施例7：单组分甲酸水溶液静态吸附实验
与实施例1相同，不同之处在于：吸附质为单组分甲酸水溶液；甲酸的单组分静态吸附曲线如图3所示。结果显示，在初始浓度为1.0 wt.%时，NCZIF-81000CA1对甲酸吸附量为95.1 mg/g。
实施例8：三组分5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液静态吸附实验
采用实施例3中制备的NCZIF-81000CA1材料进行三组分5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液静态吸附实验。称取50 mg 的NCZIF-81000CA1材料于5 mL玻璃小瓶中，加入2.5mL浓度为0.1/0.05/0.02 wt.%，0.2/0.1/0.04 wt.%，0.25/0.125/0.05 wt.%，0.5/0.25/0.1 wt.%，1.0/0.5/0.2 wt.%，2.0/1.0/0.4 wt.%，2.5/1.25/0.5 wt.%，3.0/1.5/0.6wt.%，4.0/2.0/0.8 wt.%， 5.0/2.5/1.0 wt.%的5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液，在25 ℃下静置12 h后使用装有0.22 μm水系滤头的注射器过滤得到清液，之后用高效液相色谱仪对清液进行定量分析。三组分静态吸附曲线如图4所示。结果显示，NCZIF- 81000CA1对5-羟甲基糠醛的竞争吸附量为837.4 mg/g, 乙酰丙酸吸附量为83.6 mg/g，甲酸吸附量为0.6 mg/g。
实施例9：单组分5-羟甲基糠醛水溶液动态穿透实验
采用实施例3制备的NCZIF-81000CA1材料进行单组分5-羟甲基糠醛水溶液动态穿透实验。将NCZIF-81000CA1材料填入固定床填料柱中，两端填充石英棉以固定吸附剂颗粒。首先用5.0 wt.%的5-羟甲基糠醛水溶液润洗管路，之后用N2对管路进行吹扫；然后通过高压注射泵将5-羟甲基糠醛水溶液以0.05 mL/min的流速自下而上流过填料柱，填料层的高度为17 cm，实验温度为25 ℃，在填料柱的出口端每隔10 min移取0.5ml流出液。然后使用装有0.22 μm水系滤头对流出液进行过滤，使用高效液相色谱仪进行定量分析，以时间为横坐标，浓度比为纵坐标绘制单组分动态穿透曲线如图5所示。结果显示：NCZIF-81000CA1材料对5-羟甲基糠醛的动态吸附容量为877.1 mg/g。
实施例10：单组分乙酰丙酸水溶液动态穿透实验
与实施例3相同，不同之处在于：吸附质为2.5 wt.%的单组分乙酰丙酸水溶液；单组分乙酰丙酸动态穿透曲线如图5所示。结果显示：NCZIF-81000CA1材料对乙酰丙酸吸附容量为514.8 mg/g。
实施例11：单组分甲酸水溶液动态穿透实验
与实施例3相同，不同之处在于：吸附质为1.0 wt.%的单组分甲酸水溶液；单组分甲酸动态穿透曲线，如图5所示。结果显示：NCZIF-81000CA1材料对甲酸吸附容量为94.8 mg/g。
实施例12：三组分5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液动态穿透实验
与实施例3相同，不同之处在于：吸附质为5.0/2.5/1.0 wt.%的5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液；三组分动态穿透曲线如图6所示。结果显示：在初始阶段，弱吸附组分甲酸在10 min内便达到穿透点，成为第一个流出固定床穿透柱的吸附质。甲酸穿透曲线急剧升高并“凸起”，出现明显的竞争吸附，吸附位点被强吸附组分5-羟甲基糠醛和乙酰丙酸占据。之后在中间阶段，乙酰丙酸在30 min达到穿透点，之后逐渐被5-羟甲基糠醛替换，出现第二个“凸起”曲线。最后，随着5-羟甲基糠醛在50 min达到穿透点，乙酰丙酸和甲酸曲线逐渐下降，并最终达到平衡。NCZIF-81000CA1的5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸吸附量为778.1/95.4/214.4 mg/g。
实施例13：循环实验
使用实施例12中穿透实验结束后的填料柱进行循环实验。首先用通过高压注射泵将乙醇以0.05 mL/min的流速自下而上流过填料层，在填料出口处定时（每隔10 min）收集流出的液体，最后用高效液相色谱仪进行分析直至没有产物析出；之后再次进行实施例12，重复三次。循环曲线如图7所示。结果表明：再生后的NCZIF-81000CA1材料仍对5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液具有良好的分离效果，NCZIF-81000CA1具有良好的再生性。
Claims (10)
1.一种具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳材料的制备方法，其特征在于：首先通过溶剂热法合成前驱体ZIF-8，然后以KOH为活化剂，通过直接高温活化将ZIF-8转化为ZIF-8基多孔碳，并通过调节活化参数，得到具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳；其中KOH与ZIF-8的碱碳比为0.25-2：1。
2.一种权利要求1所述的具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）前驱体ZIF-8的制备：将9-12 mmol二水醋酸锌和27-36 mmol2-甲基咪唑以1：3的摩尔比混合溶于60-100 mL无水甲醇中，在100℃下反应1-2天，反应结束后，使用无水甲醇对样品洗涤数次，过滤，干燥得到白色粉末样品ZIF-8；再将样品放置在150℃真空干燥箱中抽真空12 h后备用；
（2）将KOH与步骤（1）中得到的ZIF-8按照碱碳比0.25-2：1混合均匀，在保护气Ar下，升温至活化温度800-1000℃，将ZIF-8直接活化1-6 h；然后冷却至室温，使用1-2 mol/L的HCl将样品浸泡12-24 h，使用去离子水洗涤，过滤；最后在100 ℃下干燥12-24 h后得到ZIF-8基多孔碳。
3.根据权利要求2所述的具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳材料的制备方法，其特征在于步骤（2）中，活化时升温速率为2.5-5℃/min。
4.一种权利要求1~3任一项所述的制备方法制得的具有疏水孔表面和大微孔孔容的ZIF-8基多孔碳材料在吸附分离5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸和甲酸混合水溶液中的应用；在该应用中，所分离的对象为单组分5-羟甲基糠醛水溶液、单组分乙酰丙酸水溶液、单组分甲酸水溶液或5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸和甲酸的混合水溶液。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：分离体系浓度为：0.1-5.0 wt.%的5-羟甲基糠醛水溶液、0.1-5.0 wt.%的乙酰丙酸水溶液、0.1-5.0 wt.%的甲酸水溶液或0.1/0.05/0.02 wt.%-5.0/2.5/1.0 wt.%的5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液，分离方法为单组分静态吸附实验、单组分动态穿透实验、三组分静态吸附实验、三组分动态穿透实验中的一种。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：单组分5-羟甲基糠醛或乙酰丙酸或甲酸水溶液静态吸附实验：称取50 mg的ZIF-8基多孔碳于5 mL玻璃小瓶中，之后加入2.5 mL浓度为0.1 wt.%-5.0 wt.%的5-羟甲基糠醛或乙酰丙酸或甲酸溶液，在25℃下静置12 h确保达到吸附平衡，然后使用高效液相色谱仪对清液进行定量分析。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液三组分静态吸附实验：称取50 mg的ZIF-8基多孔碳于5 mL玻璃小瓶中，之后加入2.5 mL浓度为0.1/0.05/0.02 wt.%-5.0/2.5/1.0 wt.%的5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液，置于25 ℃下静置12 h确保达到吸附平衡，然后使用高效液相色谱仪进行定量分析。
8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：单组分5-羟甲基糠醛或乙酰丙酸或甲酸水溶液动态穿透实验：将ZIF-8基多孔碳材料装入到穿透柱中，填料高度为17 cm，内径为4mm；在25 ℃条件下，将浓度为5.0 wt.%的5-羟甲基糠醛或2.5 wt.%乙酰丙酸水溶液或1.0wt.%甲酸水溶液以0.05 mL/min的流速通过填料层。
9.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液三组分动态穿透实验：将ZIF-8基多孔碳材料装入到穿透柱中，填料高度为17 cm，内径为4mm；在25 ℃条件下，将浓度为5.0/2.5/1.0 wt.%的5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液以0.05mL/min的流速通过填料层，最后进行脱附实现三者的分离。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于：动态穿透实验中，首先用待分离组分5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液润洗管路，之后用N2对管路进行吹扫；然后通过高压注射泵将5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸水溶液以0.5 mL/min的流速自下而上流过填料层，在填料出口处每隔10 min收集0.5 ml流出液体，最后用高效液相色谱仪进行定量分析；
动态穿透实验结束后，需进行吸附剂的再生；通过高压注射泵将乙醇以0.5mL/min的流速自下而上流过填料层，在填料出口处每隔10 min收集0.5ml流出液体，使用高效液相色谱仪进行定量分析，直至流出液中无产物，实现吸附剂的再生；之后再次使用脱附后的吸附柱进行5.0/2.5/1.0 wt.%的5-羟甲基糠醛/乙酰丙酸/甲酸混合水溶液的动态穿透实验。
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