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UiO-66-NH2/wood的设计构筑及高效去除水中微量重金属离子性能
引用本文:李华,杨科,黄俊峰,陈凤娟.UiO-66-NH2/wood的设计构筑及高效去除水中微量重金属离子性能[J].高等学校化学学报,2022,43(3):20210701-85.
作者姓名:李华  杨科  黄俊峰  陈凤娟
作者单位:1.功能有机分子化学国家重点实验室, 兰州大学化学化工学院, 兰州 730000;2.兰州大学材料与能源学院, 兰州 730000
基金项目:甘肃省科技计划项目;国家自然科学基金;发光与实时分析化学教育部重点实验室(西南大学)开放基金
摘    要:矿山开采、 金属冶炼、 新型金属材料的发展以及城市供水系统老化所造成的重金属(铅、 镉、 汞、 砷、 铬、 铜及锌等)污染问题已日趋严重. 传统的水处理方法很难有效地去除低浓度的重金属污染物. 本文以天然木材为载体, 采用溶剂热合成法, 在木材三维孔道中原位合成UiO-66-NH2金属有机框架材料(MOFs)纳米颗粒, 制备了UiO-66-NH2/wood复合膜材料. 该复合膜材料对去除水中微量重金属离子(Hg2+, Cu2+)表现出优异的性能. 当处理速率为1.1×102 L?m-2?h-1时, 该复合膜材料去除水中微量重金属离子的效率仍可达到90%以上, 且处理后水中重金属离子含量低于国家饮用水标准. 这可归因于木材本身独特的三维孔道结构, 在提高水通量的同时, 还可以增加水溶液中重金属离子与MOFs颗粒的接触机会, 以及孔道内均匀分布的UiO-66-NH2 MOFs颗粒中的—NH2可以与重金属离子通过配位作用相结合. 该UiO-66-NH2/wood复合膜材料还具有良好的重复利用性, 在连续6次循环使用后其去除效率无明显变化, 有望进行实际应用.

关 键 词:木材  UiO-66-NH2金属有机框架材料(MOFs)  水处理  微量重金属离子  
收稿时间:2021-10-04

Design and Construction of UiO-66-NH2/wood Composite for Efficient Removal of Trace Heavy Metal Ions from Water
LI Hua,YANG Ke,HUANG Junfeng,CHEN Fengjuan.Design and Construction of UiO-66-NH2/wood Composite for Efficient Removal of Trace Heavy Metal Ions from Water[J].Chemical Research In Chinese Universities,2022,43(3):20210701-85.
Authors:LI Hua  YANG Ke  HUANG Junfeng  CHEN Fengjuan
Institution:1.State Key Laboratory of Applied Organic Chemistry,School of Chemistry and Chemical Engineering,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China;2.School of Material and Energy,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China
Abstract:UiO-66-NH2 Metal-Organic-Frameworks(MOFs) nanoparticles were in situ formed in the 3D low-tortuosity wood lumens by a facile solve-thermal strategy with ZrCl4 and amino terephthalic acid as precursors. The UiO-66-NH2/wood membrane showed excellent removal performance for removing heavy metal ions(Hg2+, Cu2+) in wastewater. The results showed that the removal efficiency for tested heavy metal ions(Hg2+, Cu2+) is more than 90.0% at the treatment rate of 1.0×102 L?m-2?h-1. Wood membrane, as a 3D substrate for anchoring UiO-66-NH2 nanoparticles, contains numerous elongated and open lumens along the growth direction. On the one hand, it can enhance the water of including heavy metal ions fluxes; on the other hand, it can increase the contact probability of heavy metal ion containments with UiO-66-NH2 MOFs as water flowing through the membrane. Therefore, the UiO-66-NH2/wood membrane can efficiently remove trace heavy metal ions from the water. In addition, the UiO-66-NH2/wood membrane also has good reusability, which is expected to be applied in practical applications.
Keywords:Wood membrane  UiO-66-NH2 Metal-Organic-Frameworks(MOFs)  Water treatment  Trace heavy metal ion  
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