[发明专利]一种二聚体羧基吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种二聚体羧基吸附剂及其制备方法与应用，属于水处理技术领域。以二氧化硅类、多孔树脂类、生物炭类、壳聚糖类、活性炭类以及沸石类的吸附材料作为基体，在进行解吸附时，所需水体温度低，有效保证了循环使用过程中的解吸附能力、吸附容量、结构稳定性。

技术领域

本发明属于纳米复合功能材料污水处理领域，更具体地说，涉及一种带有羧酸二聚体材料的制备与应用。

背景技术

重金属污染物一般具有生物累积性强、毒性大、难以生物降解等特点，因此趋零排放是必然选择。化学沉淀法广泛应用于多种工业废水中重金属的去除，如印染废水、电镀废水、采矿废水等。但是化学沉淀法处理后的废水中重金属残留浓度往往还有0.5～1.0mg/L，难以满足日益严格的排放标准，比如GB21900-2008规定的特别排放标准中，铅的出水浓度要小于0.3mg/L；镍和铅的出水浓度要小于0.1mg/L等。因此，化学沉淀之后还需要深度处理进一步降低重金属的浓度。吸附法具有操作简单、效率高和成本低等特点，是处理痕量重金属(1.0mg/L)的最实用的方法之一。目前，各种各样的吸附剂，如金属-有机框架聚合物(Metal-Organic Frameworks,MOFs)、树脂、沸石和活性炭等，被广泛应用于痕量重金属的深度去除。

虽然优良的吸附能力很重要，但在实际应用中评估吸附剂的可行性和成本时，优异的再生性能往往是更为关键的，甚至是一个主导因素。强酸再生(如HCl、H₂SO₄)是一种典型而有效的方法，通过大量的H⁺的竞争作用，使得重金属有效的从吸附剂上脱附下来，从而实现吸附剂的再生(Ting Li,etc.Efficient removal of nickel(II)from highsalinity wastewater by a novel PAA/ZIF-8/PVDF hybrid ultrafiltrationmembrane.Water Research 143(2018)87-98.)。但是，这种方法需要过量的酸来确保吸附剂的充分再生，再生所需的酸量通常是吸附量的10～100倍。酸的过量使用不仅会增加后续的处理成本(再生后过量的对酸性流出液需要同等当量的强碱进行中和，碱的成本是酸的4到5倍，会大大增加后续处理成本)；而且化学试剂的使用会造成环境污染等问题；甚至大量的酸会对吸附剂的结构造成潜在破坏，影响后续重金属废水的处理效果(RanwenOu,etc.Thermoresponsive Amphoteric Metal-Organic Frameworks for Effcient andReversible Adsorption of Multiple Salts from Water.Advanced Materials 30(2018)1802767.)。因此，开发一种不需要化学试剂的方式实现重金属吸附剂的再生具有重要的经济意义和环境效益。

基于此，计成汉等人(Chenghan Ji,etc.Temperature regulated adsorptionand desorption of heavy metals to A-MIL-121:Mechanisms and the role ofexchangeable protons.Water Research.189(2021)116599.)，制备了一种具有二羧酸聚体的温敏性MOFs材料，在深度去除水中微量的重金属污染物同时，不采用化学试剂，仅仅通过热水就能实现MOFs材料的有效再生，不仅具有理想的吸附效果，且再生效果理想，无二次污染。但上述方案存在以下问题：一、然而MOFs材料价格昂贵；二、具有二羧酸聚体的温敏性MOFs材料其进行解吸附时比较理想的水体温度为80℃及以上，导致其循环使用十次之后开始出现解吸附能力、吸附容量下降，结构不稳定的问题，难以在水处理领域大规模应用。

发明内容

1.要解决的问题