CN117019117A - 一种含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料及其制备方法 - Google Patents
一种含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117019117A CN117019117A CN202311206927.6A CN202311206927A CN117019117A CN 117019117 A CN117019117 A CN 117019117A CN 202311206927 A CN202311206927 A CN 202311206927A CN 117019117 A CN117019117 A CN 117019117A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- uranium
- mofs
- adsorption
- imidazolyl
- adsorption material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 64
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 64
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical group OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 12
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- XRASPMIURGNCCH-UHFFFAOYSA-N zoledronic acid Chemical compound OP(=O)(O)C(P(O)(O)=O)(O)CN1C=CN=C1 XRASPMIURGNCCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229960004276 zoledronic acid Drugs 0.000 claims abstract description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 abstract description 14
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract description 12
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical group OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 6
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- XIOUDVJTOYVRTB-UHFFFAOYSA-N 1-(1-adamantyl)-3-aminothiourea Chemical compound C1C(C2)CC3CC2CC1(NC(=S)NN)C3 XIOUDVJTOYVRTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N phosphonic acid group Chemical group P(O)(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 uranyl ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000012922 MOF pore Substances 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical group Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- ROHDHQRLYLTHTF-UHFFFAOYSA-N C(CCC)P(=O)(O)OP(=O)O Chemical compound C(CCC)P(=O)(O)OP(=O)O ROHDHQRLYLTHTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000192125 Firmicutes Species 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate hexahydrate Chemical group O.O.O.O.O.O.[Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 229960003280 cupric chloride Drugs 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K iron trichloride hexahydrate Chemical group O.O.O.O.O.O.[Cl-].Cl[Fe+]Cl NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N nitrate group Chemical group [N+](=O)([O-])[O-] NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/223—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material containing metals, e.g. organo-metallic compounds, coordination complexes
- B01J20/226—Coordination polymers, e.g. metal-organic frameworks [MOF], zeolitic imidazolate frameworks [ZIF]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/006—Radioactive compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料及其制备方法，涉及化学及环境技术领域。该MOFs铀吸附材料是通过将含金属离子的盐与唑来膦酸在溶剂中混合，室温下反应制备得到。本发明的MOFs铀吸附材料对六价铀具有优异的吸附选择性能，即使在铀浓度极低的海水条件下仍能保持较高的吸附量，具有较好的金属离子选择性、抑菌性，可应用于成分复杂的含铀废水，产品环境友好且能循环使用。
Description
技术领域
本发明涉及化学及环境技术领域，特别是涉及一种含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料及其制备方法。
背景技术
核能是一种清洁、高效的能源形式，对于减少化石燃料使用、应对气候变化具有重要意义。当前已发现的陆地铀矿很难满足日益增长的核工业需求。海水中铀的储量非常丰富，约为45亿吨，相当于陆地铀矿储量的一千倍，这意味着海水是一个永远不会枯竭的铀供给资源，海水中的铀资源对满足核工业发展的需求具有巨大潜力。通过海水提铀技术的发展和完善，我们可以实现对铀资源的可持续供应，从而保障核电事业和核力量的稳定发展。此外也能确保核能在能源结构中的稳定供应，增强国家能源安全。
海水中铀的浓度相对较低，且海水的高盐度和丰富的微生物使得从中富集铀具有一定的挑战性。目前，从水体中富集六价铀的方法包括沉淀、膜分离、萃取和吸附等多种技术。其中，吸附法因操作简单是目前最为常用的处理方法之一。
金属有机框架(MOFs)作为一种多孔晶体材料，在海水提铀等吸附应用中具有许多优点，包括可调性、高比表面积、可控的孔隙结构、可持续性和可再生性以及多功能性。这些特点使得MOFs成为铀吸附领域的重要候选材料，为海水提铀技术的改进和发展提供了有力支持。但MOFs材料大多数铀酰离子的选择性较低，在实际水体中受其他共存离子的干扰比较大。
针对目前水体中六价铀富集时间长、吸附效率低的难题，亟需研发富集效率高、可以重复多次利用、抑菌抗污能力强的铀富集复合材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现对铀的高效吸附去除。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种含磷酸基团的咪唑基MOFs材料的制备方法，包括以下步骤：
将含金属离子的盐与唑来膦酸在溶剂中混合，室温下反应，得到所述含磷酸基团的咪唑基MOFs材料。优选的，所述混合为超声混合。优选的，所述溶剂为甲醇。
本发明中，所述含金属离子的盐优选为硝酸盐。
作为本发明的进一步优选，所述金属离子包括Zn2+、Co2+、Cu2+或Fe3+。
作为本发明的进一步优选，所述金属离子与唑来膦酸的摩尔比为0.25-10。
作为本发明的进一步优选，所述金属离子的浓度为0.05-5mol/L。
作为本发明的进一步优选，所述室温下反应的时间为1h-24h。
作为本发明的进一步优选，反应结束后还包括离心、清洗、干燥的步骤。更优选的，所述干燥为室温下干燥。
本发明进一步提供上述制备方法制备得到的含磷酸基团的咪唑基MOFs材料。
本发明还提供上述含磷酸基团的咪唑基MOFs材料作为铀吸附材料的应用。
作为本发明的进一步优选，所述铀为六价铀。
本发明优选应用方法如下：
将含磷酸基团的咪唑基MOFs材料加入水体中进行吸附富集六价铀，吸附时间为0-30天，吸附材料的添加量为每升水体投加5mg-500mg，水体的pH为2-12。
本发明以金属离子及唑来膦酸为原料，制备得到了具有抑菌及选择性能的含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料。本发明引入的膦酸基团中含有的P＝O和-OH对铀酰离子具有很强的络合作用，可以有效增吸附材料对铀酰离子的吸附作用；唑来膦酸中的咪唑环和金属离子配位，形成多孔结构MOFs材料。
本发明以唑来膦酸和金属离子为原料，制备得到了含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料。金属离子(Zn2+、Co2+、Cu2+以及Fe3+)通过与唑来咪唑表面的含氧基团发生交联作用，形成多孔MOFs材料，可以提高孔隙率并增加活性位点，提高其吸附性能，同时金属离子节点也赋予了MOFs材料优异的抑菌性能。因此，制得的铀吸附材料兼具优异的吸附性能抑菌抗污性能。本发明制得的吸附材料具有丰富的膦酸基团，对六价铀具有吸附选择性能，在其他离子共存时也能优先选择吸附铀。
本发明公开了以下技术效果：
本发明针对现有MOFs材料对六价铀的吸附量低，选择性和抑菌能力差，无法适应成分复杂的海水等难题，提供了一种含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料，该吸附材料对六价铀具有优异的吸附选择性能，即使在铀浓度极低的海水条件下仍能保持较高的吸附量，具有较好的金属离子选择性、抑菌性，可应用于成分复杂的含铀废水，产品环境友好且能循环使用。
本发明使用的原料环境友好、无毒无害、成本低，制备方法简单，在温和条件下即可制备高性能的吸附材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1、2、3、4制备得到的MOFs材料的SEM图；(a)-(d)分别对应实施例1-4；
图2为本发明实施例2、5、6、7制备得到的MOFs材料的SEM图；(a)(b)(c)(d)分别对应实施例2、5、6、7；
图3为本发明实施例1、2、3、4制备得到的MOFs材料的红外光谱图；
图4为本发明实施例1、2、3、4制备得到的MOFs材料对六价铀的吸附性能图；
图5为本发明实施例2、5、6、7制备得到的MOFs材料对六价铀的吸附性能图；
图6为本发明实施例6、8、9、10和对比例1制备得到的MOFs材料对六价铀的吸附性能图；
图7为本发明实施例6制备得到的MOFs材料在不同pH下对六价铀的吸附量图；
图8为本发明实施例6制备得到的MOFs材料在真实海水中吸附不同天数时对铀的吸附量图；
图9为本发明实施例6制备的MOFs材料对不同金属元素的选择性吸附对比图；
图10为本发明实施例6制备的MOFs材料的循环再生性能图；
图11为本发明实施例6制备的MOFs材料对金黄葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌效果图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明实施例中使用的原料为常规市售产品。
实施例1
一种含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料的制备方法，步骤如下：
将六水合硝酸锌溶解于甲醇中，浓度为0.1mol/L，超声分散均匀后向其中加入唑来膦酸，锌离子和唑来膦酸的摩尔比为1:1，磁力搅拌1h。然后将产物反复清洗后室温干燥，得到含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料。
实施例2
与实施例1不同之处仅在于，按照锌离子和唑来膦酸摩尔比2:1加入唑来膦酸。
实施例3
与实施例1不同之处仅在于，按照锌离子和唑来膦酸摩尔比3:1加入唑来膦酸。
实施例4
与实施例1不同之处仅在于，按照锌离子和唑来膦酸摩尔比4:1加入唑来膦酸。
实施例5
与实施例2不同之处仅在于，磁力搅拌时间为2h。
实施例6
与实施例2不同之处仅在于，磁力搅拌时间为6h。
实施例7
与实施例2不同之处仅在于，磁力搅拌时间为9h。
实施例8
与实施例1不同之处仅在于，将六水合硝酸锌替换为六水合硝酸钴。
实施例9
与实施例1不同之处仅在于，将六水合硝酸锌替换为二水氯化铜。
实施例10
与实施例1不同之处仅在于，将六水合硝酸锌替换为六水三氯化铁。
对比例1
将1.1717克(4.0749毫摩尔)ZnSO4/7H2O溶于20mL 0.1mol/L 1,4-丁烯二膦酸溶液中。溶液的pH缓慢调节至2.00。然后向其中加入0.1g尿素并溶解。将溶液过滤到一个50mL的烧瓶中，并在55 8℃下放置24小时。将晶体过滤，用蒸馏水洗涤，在室温下干燥得到以1,4-丁基二膦酸为配体的Zn基磷酸MOF，将其命名为Zn(HO3P(CH2)4PO3H)·2H2O。其中磷酸的含量与唑来膦酸中的膦酸基团含量相当。
对不同条件下制备得到的MOFs材料进行表征及六价铀吸附性能实验：
1.MOFs材料的表征
对实施例1、2、3、4制备得到的MOFs材料进行扫描电镜(SEM)测试，结果如图1所示。通过图1可以看出，不同配比合成的材料具有不同的形貌结构。其中：(a)-(d)分别为实施例1-4的SEM图。
对实施例2、5、6、7制备得到的MOFs材料进行扫描电镜(SEM)测试，结果如图2所示。通过图2可以看出，不同反应时间合成的材料在结构上具有明显差异。其中：(a)(b)(c)(d)分别为实施例2、5、6、7的SEM图。
对实施例1、2、3、4制备得到的MOFs材料进行傅里叶红外光谱测试，结果如图3所示(其中，ZP-1为实施例1；ZP-2为实施例2；ZP-3为实施例3；ZP-4为实施例4；)。通过红外光谱检测出P＝O、P-O以及-OH的特征峰，证明材料被成功合成。
2.MOFs材料的吸附效果验证
对实施例1、2、3、4制备得到的MOFs材料进行吸附实验，铀溶液初始浓度为100mg/L，吸附时间为24h。实验结果如图4所示(其中，1为实施例1；2为实施例2；3为实施例3；4为实施例4)。实施例2的材料具有更高的吸附量，达到了921.7mg/g。实施例1、3和4的吸附量分别为745.0、575.2和607.5mg/g。
对实施例2、5、6、7制备得到的MOFs材料进行吸附实验，铀溶液初始浓度为100mg/L，吸附时间为24h。实验结果如图5所示(其中，1为实施例2；2为实施例5；6为实施例6；9为实施例7)。实施例6的材料具有更高的吸附量，达到了1081.8mg/g。实施例2、5和7的吸附量分别为921.7、963.7和1033.4mg/g。
对实施例6、8、9、10和对比例1制备得到的MOFs材料进行吸附实验，铀溶液初始浓度为100mg/L，吸附时间为24h。实验结果如图6所示。其中实施例6的材料的吸附量为1081.8mg/g。实施例8、9、10和对比例1材料的吸附量为745.3、877.9、524.1、482.6mg/g。
将实施例6制备得到的MOFs材料在不同pH下进行吸附实验，pH范围为2-12，铀溶液初始浓度为100mg/L，吸附时间为24h。实验结果如图7所示。其中实施例6的MOFs材料在pH＝7时取得最大吸附量为1081.8mg/g。
将实施例6制备得到的MOFs材料浸泡在真实海水中进行吸附实验，真实海水中铀的初始浓度为4.2μg/L，吸附时间为0-28天，实验结果如图8所示。结果表明，吸附28天后，对铀的吸附量为18mg/g。
3.MOFs材料的金属离子共存吸附实验
对实施例6制备的MOFs材料进行多金属离子共存吸附实验，不同金属离子共存于一个混合溶液中，金属的浓度均为300μg/L左右，混合溶液体积为1L，吸附时间为24h。测定其对不同金属元素的吸附效果，实验结果如图9所示，其中对U的吸附量为66.6mg/g，对Ca、Cu、Fe、Mg、Na和V的吸附量分别为9.48、20.5、7.96、4.74、6.18、11.6mg/g。因此本发明的铀吸附材料对六价铀具有独特优异的吸附性能。
4.MOFs材料的循环再生性能验证
对实施例6制备的MOFs材料进行循环再生实验(将吸附后的材料浸泡到碳酸钠溶液中5分钟，然后离心用去离子水清洗。真空干燥后得到循环再生后的样品，进行下一轮吸附)，测定其6次循环再生后对六价铀的吸附效果，实验结果如图10所示，通过图10可以看出，本发明的铀吸附剂在6次循环再生后仍具有较强的吸附性能，说明本发明的吸附材料性能稳定，重复利用率高。
5.MOFs材料的抑菌性能验证
对实施例6制备的MOFs材料进行抑菌性能实验，将实施例6制备的MOFs材料分散在含有大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生理盐水溶液中，培养2h后移取100μL涂覆在琼脂平板上，37℃培养过夜。同时，未加实施例6制备的MOFs材料的空白菌液也被涂覆在琼脂上来进行对比。测定其对革兰氏阳性菌—金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌—大肠杆菌的抑菌效果，实验结果如图11所示。通过图11可以看出，本发明制备的MOFs材料对两种细菌具有优异的抑菌效果，抑菌率近100％。
本发明以金属离子及唑来膦酸为原料，制备得到了具有抑菌及选择性能的含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料。本发明制得的铀吸附材料具有优异的吸附性能、铀选择性能及抑菌抗污性能，材料稳定性好，重复利用率高。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种含磷酸基团的咪唑基MOFs材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含金属离子的盐与唑来膦酸在溶剂中混合，室温下反应，得到所述含磷酸基团的咪唑基MOFs材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属离子包括Zn2+、Co2+、Cu2+或Fe3 +。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属离子与唑来膦酸的摩尔比为0.25-10。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属离子的浓度为0.05-5mol/L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述室温下反应的时间为1h-24h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应结束后还包括离心、清洗、干燥的步骤。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为室温下干燥。
8.如权利要求1-7任一项所述制备方法制备得到的含磷酸基团的咪唑基MOFs材料。
9.如权利要求8所述的含磷酸基团的咪唑基MOFs材料作为铀吸附材料的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述铀为六价铀。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311206927.6A CN117019117B (zh) | 2023-09-19 | 2023-09-19 | 一种含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311206927.6A CN117019117B (zh) | 2023-09-19 | 2023-09-19 | 一种含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117019117A true CN117019117A (zh) | 2023-11-10 |
| CN117019117B CN117019117B (zh) | 2024-03-15 |
Family
ID=88639826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311206927.6A Active CN117019117B (zh) | 2023-09-19 | 2023-09-19 | 一种含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117019117B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1897930A (zh) * | 2004-01-30 | 2007-01-17 | 血管技术国际股份公司 | 用于治疗挛缩的组合物和方法 |
| FR2926020A1 (fr) * | 2008-01-03 | 2009-07-10 | Univ Aix Marseille Ii | Composition cosmetique et/ou dermatologique |
| WO2010148163A1 (en) * | 2009-06-18 | 2010-12-23 | University Of Utah Research Foundation | Radiation enhanced macromolecular delivery of therapeutic agents for chemotherapy |
| CN102612511A (zh) * | 2009-09-28 | 2012-07-25 | 肯塔基大学研究基金会 | 用于从污染的环境中去除元素的含巯基化合物及其使用方法 |
| CN103588319A (zh) * | 2013-10-19 | 2014-02-19 | 叶绍朋 | 重金属废水治理技术及其处理工艺和药剂生产配方 |
| AU2020101523A4 (en) * | 2020-07-28 | 2020-09-03 | Ningbo Center For Disease Control And Prevention | The Preparation Method of an Ionic Liquid-MOFs-based Aldehyde and Ketone Adsorption Tube and its Application |
| CN111672527A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-18 | 齐鲁工业大学 | 一种磷化钼催化剂及其制备方法 |
| CN114797795A (zh) * | 2021-01-22 | 2022-07-29 | 西南科技大学 | 一种利用gma/h3po4改性的天然纤维处理含铀废水的方法 |
| CN115990465A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-04-21 | 山东大学 | 一种含氰基的功能化沸石咪唑骨架吸附材料的制备方法 |
-
2023
- 2023-09-19 CN CN202311206927.6A patent/CN117019117B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1897930A (zh) * | 2004-01-30 | 2007-01-17 | 血管技术国际股份公司 | 用于治疗挛缩的组合物和方法 |
| FR2926020A1 (fr) * | 2008-01-03 | 2009-07-10 | Univ Aix Marseille Ii | Composition cosmetique et/ou dermatologique |
| WO2010148163A1 (en) * | 2009-06-18 | 2010-12-23 | University Of Utah Research Foundation | Radiation enhanced macromolecular delivery of therapeutic agents for chemotherapy |
| CN102612511A (zh) * | 2009-09-28 | 2012-07-25 | 肯塔基大学研究基金会 | 用于从污染的环境中去除元素的含巯基化合物及其使用方法 |
| CN103588319A (zh) * | 2013-10-19 | 2014-02-19 | 叶绍朋 | 重金属废水治理技术及其处理工艺和药剂生产配方 |
| CN111672527A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-18 | 齐鲁工业大学 | 一种磷化钼催化剂及其制备方法 |
| AU2020101523A4 (en) * | 2020-07-28 | 2020-09-03 | Ningbo Center For Disease Control And Prevention | The Preparation Method of an Ionic Liquid-MOFs-based Aldehyde and Ketone Adsorption Tube and its Application |
| CN114797795A (zh) * | 2021-01-22 | 2022-07-29 | 西南科技大学 | 一种利用gma/h3po4改性的天然纤维处理含铀废水的方法 |
| CN115990465A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-04-21 | 山东大学 | 一种含氰基的功能化沸石咪唑骨架吸附材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| XIN WU等: "A Targeted Erythrocyte Membrane-Encapsulated Drug-Delivery System with Anti-osteosarcoma and Anti-osteolytic Effects", 《ACS APPL. MATER. INTERFACES》, pages 27920 * |
| 李楠: "高效铀吸附材料的设计制备及性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库》, pages 016 - 10 * |
| 高萍: "三唑三羧酸/唑来膦酸功能配合物的构筑及其性质", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》, pages 014 - 264 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117019117B (zh) | 2024-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ahmad et al. | A membrane‐supported bifunctional poly (amidoxime‐ethyleneimine) network for enhanced uranium extraction from seawater and wastewater | |
| Vo et al. | Facile synthesis of magnetic framework composite MgFe2O4@ UiO-66 (Zr) and its applications in the adsorption–photocatalytic degradation of tetracycline | |
| CN109569725B (zh) | 一种一步法制备磁性Cu(I)微球催化剂的方法 | |
| CN108543516B (zh) | 一种锂离子选择性吸附剂、制备方法以及从卤水提锂的工艺 | |
| CN106943984A (zh) | 一种除砷吸附剂及其制备方法 | |
| CN112316906A (zh) | 一种铁磁性的氨基修饰镧系金属有机骨架材料的制备方法及其吸附除磷的应用 | |
| CN108854975B (zh) | 一种棒状zif-8材料及其制备方法和应用 | |
| CN110451597A (zh) | 一种纳米零价铁@分子筛复合材料及其制备方法与用途 | |
| CN108295812B (zh) | 一种用于选择性去除水中金属离子的氧化石墨烯复合膜及其制备方法、应用 | |
| CN104971688B (zh) | 一种纳米磁性颗粒吸附剂的制备方法 | |
| CN113600133A (zh) | 一种除磷吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN114426677A (zh) | 一种氨基改性的金属有机框架材料、制备方法及其应用 | |
| CN117019117B (zh) | 一种含磷酸基团的咪唑基MOFs铀吸附材料及其制备方法 | |
| Liu et al. | Constructing of a stable Ti3C2 MXenes nano-traps with ultrahigh and selectively uranyl encapsulation capability by polyethyleneimine intercalation | |
| CN113578263A (zh) | 吸附材料制备方法及废水除磷工艺 | |
| CN114367271B (zh) | 一种负载型MnOX@NiCo-MOF复合材料的制备方法 | |
| CN114573827A (zh) | 一种抗碱性卤素键供体金属有机框架的合成及吸附应用 | |
| CN114700050A (zh) | 一种聚乙烯亚胺功能化磁性氧化石墨烯吸附剂及其制备方法与应用 | |
| CN113717398A (zh) | 一种类沸石咪唑酯骨架材料及其制备方法和应用 | |
| CN109248648B (zh) | 一种用于吸附处理废水中重金属离子的改性铝土矿 | |
| CN113289570A (zh) | 一种砷吸附材料及其制备方法和应用 | |
| CN114768780B (zh) | 一种Zn-Fe普鲁士蓝类似物复合材料的制备方法及应用 | |
| CN116535657B (zh) | 一种原位改性的mof材料及其制备和作为光催化剂的应用 | |
| CN115888654B (zh) | 一种磁性cof吸附剂及其制备方法与应用 | |
| CN115990465B (zh) | 一种含氰基的功能化沸石咪唑骨架吸附材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: No.72 Binhai Road, Jimo District, Qingdao City, Shandong Province Applicant after: SHANDONG University Address before: No.72 Binhai Road, Jimo City, Qingdao City, Shandong Province 266237 Applicant before: SHANDONG University Country or region before: China |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |