[发明专利]一种ZIF-8磁性纤维素气凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明属于材料技术领域，公开了一种ZIF‑8磁性纤维素气凝胶及其制备方法和应用。制备方法：将纤维素、磁性材料和无机锌盐混合，经冷冻干燥得磁性纤维素气凝胶；将磁性纤维素气凝胶先浸泡于无机锌盐的有机溶液中，形成混合体系；再将2‑甲基咪唑的有机溶液加入混合体系中浸泡处理，活化ZIF‑8，干燥得ZIF‑8磁性纤维素气凝胶。本发明还提出了根据上述制备方法制得的ZIF‑8磁性纤维素气凝胶；还提出了一种过滤介质，包括上述ZIF‑8磁性纤维素气凝胶。本发明制备的ZIF‑8磁性纤维素气凝胶具有较高的吸附效率。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种ZIF-8磁性纤维素气凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

近年来随着国家工业化和城市化的发展，带动了国民经济的快速发展，提高了人们的生活质量。然而金属电镀、采矿、建材装修等一系列的工业活动也不可避免地伴随着废水以及废气的排放。挥发性有机化合物(VOCs)是具有低沸点、高蒸汽压和室温反应性的危险物种，包括烷烃、芳香烃、醛类等；它们主要通过人为来源释放到环境中，如石油精炼、石化加工、溶剂处理不当和工业活动。大多数挥发性有机化合物可导致形成二次污染物，如对流层臭氧和二次有机气溶胶，这些物质对人体健康具有毒性和致癌性。重金属通常是指在农业和化学化工生产中具有高致毒性的元素，如汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、铜(Cu)、钴(Co)等。这些元素一般来源于纺织化工印染污水、污水灌溉、冶金和电镀废水，直接或间接流入溪流、湖泊、河流或海洋，会引起重金属土壤污染，许多沉积物形成于道路、建筑区域，负载了重金属的化合物，很容易被雨水运输，从而进一步会对人体产生极大危害。

基于此，研发效率高、成本低、可持续的材料用于污水处理具有重要意义。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种ZIF-8磁性纤维素气凝胶的制备方法，能够制备出具有较高吸附效率的ZIF-8磁性纤维素气凝胶。

本发明还提出一种根据所述制备方法制得的ZIF-8磁性纤维素气凝胶。

本发明还提出一种过滤介质。

根据本发明的一个方面，提出了一种ZIF-8磁性纤维素气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1：将纤维素、磁性材料和无机锌盐混合，得混合液；对所述混合液进行冷冻干燥得磁性纤维素气凝胶；

S2：将所述磁性纤维素气凝胶先置于无机锌盐的有机溶液中进行浸泡处理，形成混合体系；再将2-甲基咪唑的有机溶液加入所述混合体系中继续进行浸泡处理，活化ZIF-8，经干燥得所述ZIF-8磁性纤维素气凝胶；所述无机锌盐的有机溶液中，无机锌盐与所述纤维素的D-葡萄糖单元的摩尔比为1：1～20。

根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：

纤维素气凝胶具有丰富的羟基官能团，具备高吸附性和多功能吸附性的能力，成本低，是一种良好的绿色环境友好型吸附材料。金属-有机框架化合物(MOF)是由金属离子和有机配体自组装而成的多孔材料，由于其具有较大的比表面积(SSA)、多种可调的功能化表面和孔结构，赋予其高吸附容量和快速吸附的特性，可用于气体/水体净化，以对抗各种污染物，如挥发性有机物(VOCs)和重金属离子。本发明通过将MOF材料ZIF-8加载在磁性纤维素气凝胶中，得到的ZIF-8磁性纤维素气凝胶具有较高的吸附效率。