一種微孔mil-101材料在吸附水中痕量碘中的應用
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領域，具體涉及一種微孔MIL-101材料對水中痕量碘的吸附應用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，核電將成為我國能源首選，因為核電對社會經(jīng)濟發(fā)展的帶動作用明顯，而且其是清潔能源，發(fā)展核電對驅(qū)散霧霾、改善環(huán)境將起到積極作用。據(jù)外媒猜測，到2050年中國核電發(fā)電量將超世界總和。然而由于切爾諾貝利核事故和福島核泄漏出的放射性碘引起人們對核電的恐慌。因此為降低核泄漏對環(huán)境和生物的影響，需要有快速吸附水體內(nèi)放射性碘的吸附劑。
[0003]現(xiàn)有用于溶液中放射性碘捕獲的固體吸附劑有沸石、硅膠和其他復合材料。但是它們本身并沒有對放射性碘有效吸附功能，需要添加Ag、Cu、N1、Zn等金屬浸漬劑。
[0004]金屬有機骨架材料(MOFs)是一種由有機配體和金屬離子自組裝形成的多孔材料，其具有均勻的納米孔道結(jié)構(gòu)、高孔隙率、大比表面積等優(yōu)點。MIL-101是由法國F6rey課題組在2005年率先合成和報道的新型MOF材料。該材料具有很大的比表面積(朗格繆爾比表面積:5900±300m2/g)和孔體積(702000A3)，骨架結(jié)構(gòu)在高溫下(高達300°C )不會坍塌。這些性質(zhì)使得其在氣體吸附、化學催化、生物醫(yī)藥、電磁等領域得到大量的研宄。
[0005]法國F6rey課題組制備出MIL-101用于氣體CO2吸附。南京工業(yè)大學陳勇等人利用棋來吸附氣體CO ;但將MIL-101用于溶液中離子吸附的文獻未檢索到，尤其用于溶液中放射性碘的吸附報道更未見到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種微孔MIL-101對水中痕量碘的吸附應用。
[0007]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是:一種微孔MIL-101材料在吸附水中痕量碘中的應用。
[0008]其中，對所述的微孔MIL-101進行后處理，其具體過程為:將活化后的MIL-101置于0.05-0.3mol/L的二甲基亞砜溶液中，磁力攪拌l_3h后，離心分離、水洗，在80_160°C下真空干燥8-12h，即得后處理過的微孔MIL-101。
[0009]所述的碘為放射性碘。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果:
[0011](I)本發(fā)明后處理過的微孔MIL-101具有多孔結(jié)構(gòu)，更大的比表面積，其本身對溶液中碘有效吸附，無需浸漬劑，可對痕量碘有效吸附。
[0012](2)本發(fā)明后處理過的微孔MIL-101與活化后的MIL-101相比，其對碘離子具有更高的吸附效率。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的微孔MIL-101材料的XRD圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的微孔MIL-101的SEM圖。
[0015]圖3為本發(fā)明的微孔MIL-101的隊吸附-脫附等溫線。
[0016]圖4為本發(fā)明的微孔MIL-101的孔徑分布圖。
[0017]圖5為本發(fā)明的微孔MIL-101的對碘離子吸附效率隨吸附時間的變化圖。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明的產(chǎn)品通過以下手段進行表征測試:X射線衍射在德國Bruker公司生產(chǎn)的D8ADVANCE X射線衍射儀中獲得；掃描電鏡照片在日本日立公司生產(chǎn)的S-4800掃描電鏡于下獲得；通過北京金埃譜科技有限公司生產(chǎn)的V-Sorb 2800P型比表面及孔徑分析儀測量樣品的比表面積和孔徑分布。
[0019]實施例中所用的化學試劑均為分析純，以安全無放射性的Na127I代替放射性碘，作為模擬吸附目標。
[0020]本發(fā)明MIL-101材料的制備方法如下:
[0021](I)將4.0Og Cr (NO3) 3.9H20和1.66g H2BDC溶解在50ml去離子水中，緩慢滴加
0.2ml HF，分別磁力攪拌15min和超聲分散15min后，將反應物轉(zhuǎn)移至10ml的水熱反應釜中，在220°C環(huán)境下反應8h ;自然冷卻至室溫，用Gl砂芯漏斗過濾后取濾液，再離心分離，用DMF反復洗三次后，160°C下真空干燥1h ；
[0022](2)將固體產(chǎn)物與乙醇按質(zhì)量比1:40倒入水熱反應釜中，在100°C下活化20h ;自然冷卻至室溫，離心分離后，160°C下真空烘干，即得活化后的MIL-101材料。
[0023]實施例1:
[0024]將Ig活化后的MIL-101置于50ml 0.lmol/L的二甲基亞砜溶液中，磁力攪拌3h后，離心分離、水洗，在120°C下真空干燥10h，即得后處理過的微孔MIL-101。
[0025]稱取0.50g后處理后的微孔MIL-101加入到500ml 0.4mmol/L的NaI模擬溶液中，磁力攪拌，在一定吸附時間后，抽取1ml吸附溶液，利用0.25 μm的濾頭過濾后，保存于樣品瓶中待測。分別在 O、lmin、2min、3min、4min、5min、lOmin、15min、20min、25min、30min、Ih、2h、3h、4h、5h和24h取樣，考察樣品的吸附效率隨時間變化。
[0026](實施例1制得的材料的各表征結(jié)果見圖1-5)。
[0027]圖1可知，制得的后處理后的微孔MIL-101在5.2°、8.5 °、9.1 °處出現(xiàn)了MIL-101的主要特征峰，這與其他文獻中所描述的XRD譜峰位基本一致。圖2表示該實施例中合成材料的SEM圖，從圖中我們可以看出，該材料具有正八面體結(jié)構(gòu)，粒徑大約在SOOnm左右，結(jié)構(gòu)較規(guī)則，表面較光滑。由圖3可以看出樣品的氮氣吸附等溫線均為可逆的Langmuir I型等溫線，說明材料具有永久性微孔，在較低壓力下吸附量急劇增加，發(fā)生微孔填充，隨后的水平或近水平表明，微孔已經(jīng)充滿，很少或沒有進一步的吸附發(fā)生。而這一表征結(jié)果除了得到材料的比表面積大約在2548m2/g之外，與圖4的孔徑分布同樣能夠得到合成的為微孔MIL-101材料這一重要結(jié)論。圖5是后處理后的微孔MIL-101對溶液中的碘離子吸附實驗，從圖中我們可以直觀的看出吸附材料能夠快速的吸附溶液中的碘離子，在前30min內(nèi)吸附率達到40%。
[0028]實施例2:
[0029]將0.5g活化后的MIL-101置于20ml 0.lmol/L的二甲基亞砜溶液中，磁力攪拌3h后，離心分離、水洗，在100°C下真空干燥10h，即得后處理過的微孔MIL-101。
[0030]分別稱取0.050g制得的活化后的MIL-101-1和處理過的微孔MIL-101-1I材料粉末加入到50ml 24 μ g/L的NaI溶液中，磁力攪拌，吸附3h后，抽取1ml吸附溶液，利用
0.25 μπι的濾頭過濾后，保存于樣品瓶中待測。計算得出在純NaI溶液中的分別為吸附率為94.2% (后處理過的微孔MIL-101)、46% (活化后的MIL-101)。
[0031]實施例3:
[0032]將0.5g活化后的MIL-101置于20ml 0.lmol/L的二甲基亞砜溶液中，磁力攪拌2h后，離心分離、水洗，在160°C下真空干燥10h，即得后處理過的微孔MIL-101。
[0033]分別稱取0.050g制得的后處理后的微孔MIL-101加入到50ml 0.4mmol/L的NaI溶液和50ml含有0.lmol/L NaCl溶液中，磁力攪拌，吸附3h后，利用帶有0.25 ym濾頭的注射器各抽取1ml吸附溶液，使用ICP-MS分別測得溶液中的Γ和Cl _濃度。計算得出在對NaI溶液中Γ的吸附率為42.5%，對似(:1中的Cl _的吸附率僅為13.6%。
[0034]實施例4:
[0035]將0.5g活化后的MIL-101置于20ml 0.3mol/L的二甲基亞砜溶液中，磁力攪拌2h后，離心分離、水洗，在160°C下真空干燥10h，即得后處理過的微孔MIL-101。稱取0.050g制得的后處理后的微孔MIL-101加入到50ml 8 μ g/L的NaI溶液中，磁力攪拌，吸附3h后，抽取1ml吸附溶液，利用0.25 μπι的濾頭過濾后，保存于樣品瓶中待測。計算得出在純NaI溶液中的吸附率為98%。
【主權(quán)項】
1.一種微孔MIL-1Ol材料在吸附水中痕量碘中的應用。2.如權(quán)利要求1所述的應用，其特征在于，對所述的微孔MIL-101材料進行后處理，其步驟如下:將活化后的MIL-101置于0.05-0.3mol/L的二甲基亞砜溶液中，磁力攪拌l_3h后，離心分離、水洗，在80-160°C下真空干燥8-12h，即得后處理過的微孔MIL-101材料。3.如權(quán)利要求1所述的應用，其特征在于，所述的碘為放射性碘。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微孔MIL-101材料在吸附水中痕量碘中的應用。在所述的應用中，對微孔MIL-101材料進行后處理：將活化后的MIL-101置于0.05-0.3mol/L的二甲基亞砜溶液中，磁力攪拌1-3h后，離心分離、水洗，在80-160℃下真空干燥8-12h，即得后處理過的微孔MIL-101材料。本發(fā)明經(jīng)后處理過的微孔MIL-101材料具有多孔結(jié)構(gòu)，大比表面積，其本身對溶液中碘有效吸附，無需浸漬劑，可對痕量碘有效吸附。
【IPC分類】B01J20/22, G21F9/12
【公開號】CN104992740
【申請?zhí)枴緾N201510272783
【發(fā)明人】陳羽, 楊毅, 茆平, 李威, 范馨月, 顏學武, 路加棋
【申請人】南京理工大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年5月25日