[发明专利]一种离子型骨架结构多孔吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种离子型骨架结构多孔吸附材料及其制备方法和应用，本发明制备了两种具有不同离子骨架的多孔材料吸附剂，即具有阴离子型骨架结构的多孔吸附材料和具有阳离子型骨架结构的多孔吸附材料。这两种离子型骨架结构的多孔吸附材料能够高效吸附去除水中的全氟烷基物质和重金属离子污染物，主要去除的全氟烷基物质为全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)，主要去除的重金属离子为Hg²⁺、As²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺。通过使用本发明制备的离子型骨架结构多孔吸附剂材料对饮用水进行处理，从而使得饮用水水质符合对生活饮用水所设定的标准和要求。

技术领域

本发明属于去除水中污染物的吸附剂制备领域，具体涉及一种能够高效去除水中全氟烷基污染物及重金属离子的离子型骨架结构多孔吸附材料及其制备方法。

背景技术

据污染物类型水体污染可划分为：有机物污染、重金属污染和微生物污染。在品类繁多的有机物污染中，全氟烷基物质(PFASs)作为一类新型的持久性有机污染物，因其显著的热及化学稳定性、高表面活性、生物富集性、高毒性以及难降解等特性一直是废水处理的难题。目前，大量的饮用水源已遭到了PFASs不同程度的污染。由于自来水厂的传统净化工艺无法有效去除水中的PFASs，这使得大众面临的PFASs暴露风险极高。而由PFASs所引发的环境污染问题已经对水生生态系统和人们的身体健康构成了巨大的威胁。因此，经济高效的去除自来水中的PFASs物质具有非常重要的科学价值和现实意义。

此外，重金属离子Hg²⁺、As²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺等也常见诸于各类工农业废水中，这些废水一旦进入到自然水体中将对水生生态系统和人们的生产生活造成严重危害，人们一旦饮用了重金属超标的水或食用了遭受重金属污染的鱼虾等水产品将会引发严重的肾脏和心脑血管损伤，而重金属在体内的长期存在，还将增大致癌风险。

发明内容

本发明的目的在于提供能够高效去除水中全氟烷基污染物及重金属离子的离子型骨架多孔材料及其制备方法，以克服饮用水中全氟烷基污染物及重金属离子等处理过程中存在的难题，开发了一种含有离子骨架结构的多孔吸附材料，该吸附材料具有比表面积高、吸附容量大、吸附速率快、易于循环再生以及制备方法简单等优点，这使其在水中污染物的处理领域具有良好的应用前景。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种离子型骨架结构多孔吸附材料的制备方法，所述离子型骨架结构多孔吸附材料为具有阴离子型骨架结构的多孔吸附材料或具有阳离子型骨架结构的多孔吸附材料；

当所述离子型骨架结构多孔吸附材料为具有阴离子型骨架结构的多孔吸附材料时，包括以下步骤：

步骤1.1：将腺嘌呤、乙酸锌和联苯二甲酸溶于反应溶剂A，得到混合液A1；

步骤1.2：在步骤1.1所得的混合液A1中加入催化剂，得到混合液B1；

步骤1.3：将步骤1.2所得到的混合液B1进行溶剂热反应，在100～150℃下反应2～3天，得到混合液C1；

步骤1.4：将步骤1.3得到的混合液C1过滤，收集白色产物；

步骤1.5：将步骤1.4得到的白色产物分别用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇充分浸泡洗涤，得到产物；

步骤1.6：将步骤1.5得到的产物，在80～100℃下真空干燥1～2天，即获得阴离子型骨架结构的有机多孔吸附材料；

当所述离子型骨架结构多孔吸附材料为具有阳离子型骨架结构的多孔吸附材料时，包括以下步骤：

步骤2.1：将氯化锆溶于反应溶剂B，得到混合液A2；