[发明专利]去除水体中微污染汞的改性MIL-125（Ti）材料制备方法及应用

说明书

去除微污染水体中汞的改性MIL‑125（Ti）材料制备方法及应，涉及一种具有吸附性的天然助剂生物炭及硅藻土MIL‑125（Ti）复合材料的制备方法，以及其在汞吸附中的高效应用。本发明的方法是将MIL‑125（Ti）改性制备而成。与现有技术相比，MIL‑125（Ti）材料的最大吸附容量为300μg.g‑1，改性MIL‑125（Ti）复合材料最大吸附容量为690μg.g‑1，材料的的吸附性能有了一定提高且反应速率也加快。且与传统的吸附除汞材料相比，该材料具有可大规模制备，成本低廉，吸附与催化性能好等特点。

技术领域

本发明涉及水体中汞的去除处理技术，具体涉及一种具有吸附性的改性MIL-125（Ti）复合材料的制备方法，以及其在汞吸附中的高效应用。

背景技术

汞（Hg）是一种有毒重金属，应用非常广泛，易造成水体汞污染。汞的生物富集现象非常明显，对于人体的危害特别大。目前用于水体中去除汞的方法有很多种，大体上分为物理法、化学法、微生物法。常见的有吸附法、离子交换法、化学沉淀法、微生物法等。根据汞在水中的不同情况，选用的处理方法也不尽相同。

Wilkin等模拟含汞废水，在酸性条件下采用单质铁处理，速率常数达到了0.0042min^-1，但是材料投加量高达230g/L。周欣等报道了单质铁去除废水中的汞，反应8小时，去除率大约94.5%。虽然处理效果比较好，但是pH对去除率影响较大，材料只能用于酸性条件下且反应时间过长。Julianne D等对单质铁的粒径大小对吸附去除水体中高浓度汞的影响，以及除汞的机理进行了详细报道。Julianne D等的报道指出，单质铁吸附去除水体中的汞的同时，还会因为单质铁和Hg²⁺之间的氧化还原作用产生汞蒸气，造成大气污染，这对大气环境和操作人员安全带来很大威胁。

TiO₂材料表面具有不饱和性，可有效去除水体中Hg²⁺。Ghasemi Z等制备了含86.8%金红石型和13.2%锐钛矿型的混晶型的TiO₂材料，处理100mg/L的Hg²⁺溶液。反应420min可达吸附平衡，去除率可达90%以上。但材料对汞的去除率受pH影响非常大，在酸性条件下效果很差。在pH为2时，去除率仅仅为13.7%，而当pH为8时，去除率可高达96%。

S.Necdet等人研究了PHanerochaete chrysosporium干细胞去除水体中无机汞烷基汞进行了研究。结果表明，该菌体对甲基汞和氯化汞的吸附容量分别能够达到79mg/g和61mg/g。但因为微生物通常耐汞能力低，菌种技术要求极其繁琐，菌群之间协调困难等原因，微生物法除汞技术推广十分困难。

目前，对于水体中高浓度汞的去除研究较多，而对于微量汞的去除研究很少。

金属有机骨架化合物（Metal Organic Frameworks），简称MOFs材料，是以金属离子和有机物配体发生配位并以金属离子为中心，有机物配体为骨架经过自组装过程形成的一类具有周期性网状骨架结构的多孔固体材料。Ti基MOF材料因其低毒性、较高的氧化还原活性及光催化活性而被无机化学和有机化学等学科广泛研究并开发应用。

MIL-125（Ti）具有比表面积大、孔隙率高、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样性等特点，因此MIL-125（Ti）具有较强的吸附能力，可用于吸附水体中的有机污染物、重金属离子等。

发明内容

本发明通过添加天然助剂生物炭及硅藻土对MIL-125（Ti）材料进行改性，提高了水体微量汞的吸附除汞性能。

去除水体中微污染汞的改性MIL-125（Ti）材料制备方法，其特征在于该制备方法具体包括以下步骤：

S1，对苯二甲酸中加入无水N,N-二甲基甲酰胺溶解，100-110℃下搅拌至少30min，使对苯二甲酸完全溶解，同时去除混合溶液中的水分；