[发明专利]一种高选择性阴离子吸附剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种高选择性阴离子吸附剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）载锆阴离子交换树脂的制备

将锆金属盐溶液以及预处理后的阴离子交换树脂加入HCl和KCl的混合液中，并调节混合溶液的pH值至1.5~2.5，在密封的条件下搅拌反应，反应完成后进行过滤、水洗、烘干得到载锆阴离子交换树脂；所述锆金属盐浓度为0.3~0.5M；

其中，搅拌温度为50~60℃、时间为24~25h；所述阴离子交换树脂与锆金属盐的质量比为1:(3~5)；所述KCl与锆金属盐的质量比为4: (3~4)；

所述阴离子交换树脂为D301或D311；

（2）锆金属有机框架反应液的配置

将锆金属盐、硝酸和DMF混合得到金属盐溶液，将2-羟基对苯二甲酸溶于DMF中得到2-羟基对苯二甲酸溶液，将两种溶液混合得到锆金属有机框架反应液；

所述步骤（1）中锆元素与步骤（2）中锆元素的摩尔比为4~8 : 1；

（3）树脂基锆金属有机框架材料的制备

将载锆阴离子交换树脂加入到锆金属有机框架反应液中，加热得到预产物；

然后，在超声处理的条件下，利用去离子水和乙醇对预产物进行清洗，烘干得到树脂基锆金属有机框架材料。

2.根据权利要求1所述的高选择性阴离子吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中锆金属盐为氯氧化锆；所述步骤（2）中锆金属盐为硝酸锆。

3.根据权利要求2所述的高选择性阴离子吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中阴离子交换树脂的预处理步骤如下：

S1盐浸：将阴离子交换树脂浸没在饱和NaCl溶液中18~20小时，利用Cl-取代阴离子交换树脂表面的氢氧根；所述饱和NaCl溶液用量为树脂体积3~5倍；

S2水洗：将盐浸处理后的阴离子交换树脂浸没于水中，搅动15~20分钟后换水，重复水洗步骤直至清洗水颜色澄清且无泡沫时结束水洗；

S3酸洗：水洗后，使用质量浓度为5%~7%的HCl溶液浸泡阴离子交换树脂4~8小时；

S4水洗：酸洗后，用去离子水冲洗阴离子交换树脂至出水pH大于6时停止水洗。

4.根据权利要求2所述的高选择性阴离子吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，将氯氧化锆溶解在0.1 M的盐酸溶液中，制备得到氯氧化锆浓度为0.3~0.5M的锆金属盐溶液。

5.根据权利要求4所述的高选择性阴离子吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中反应完成后水洗步骤中，采用去离子水冲洗至出水pH值大于6时停止，烘干温度为50~60℃，时间为12~15h。

6.根据权利要求1所述的高选择性阴离子吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述金属盐溶液与2-羟基对苯二甲酸溶液的体积比为1:(1~2)；

所述金属盐溶液中锆金属盐的浓度为0.1~0.2mol/L，硝酸与DMF的浓度比为1:(10~15)；

2-羟基对苯二甲酸溶液中2-羟基对苯二甲酸的浓度为1~2mol/L。

7.根据权利要求1所述的高选择性阴离子吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中载锆阴离子交换树脂与所述步骤（2）中2-羟基对苯二甲酸的质量比为1：(4~5)；所述步骤（3）中加热温度为70~80℃、时间为12~15h。

8.根据权利要求1~7中任意一项所述的制备方法制备的高选择性阴离子吸附剂，其特征在于：所述阴离子吸附剂为树脂基锆金属有机框架材料，所述树脂为骨架内部负载有锆的阴离子交换树脂，所述锆金属有机框架通过树脂上的锆负载在树脂上，所述锆金属有机框架在树脂骨架内部形成拓扑结构。

9.根据权利要求8所述的高选择性阴离子吸附剂，其特征在于：所述锆金属有机框架为正八面形，所述树脂基锆金属有机框架材料中的锆质量百分含量为15%~20%。

10.权利要求8或9所述的高选择性阴离子吸附剂在含氟水体处理中的应用。