金屬-有機(jī)骨架材料的乙酸吸附及酸穩(wěn)定性研究.pdf

1、近年來(lái)，具有高比表面積和多孔骨架結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)骨架（metal-organic framework，MOF）材料引起人們的關(guān)注，其應(yīng)用的主要領(lǐng)域是催化，膜分離，傳感器和吸附等。另一方面，隨著我國(guó)工業(yè)水平的不斷提高，每年有大量低濃度乙酸廢水需要處理。乙酸廢水的化學(xué)耗氧量高，酸性強(qiáng)，不能直接排放，也無(wú)法用普通生化方法處理，如何凈化低濃度乙酸廢水是目前亟待解決的問(wèn)題。
　　本文研究了 MOF材料吸附法處理稀乙酸廢水的效果。選擇并合成了M

2、IL-101(Cr)，MIL-100(Cr)，MIL-53(Cr)，MIL-96(Al)，MIL-100(Fe)，UiO-66和ZIF-8等七種水穩(wěn)定 MOF材料，采用靜態(tài)吸附法考察了其對(duì)乙酸的吸附性能，其中UiO-66對(duì)乙酸的吸附效果最佳。以UiO-66為研究對(duì)象，本文重點(diǎn)研究了其在不同的吸附時(shí)間、初始乙酸濃度和溫度下，對(duì)乙酸溶液的吸附性能。結(jié)果表明， UiO-66在8 h內(nèi)達(dá)到吸附平衡狀態(tài)；隨著初始濃度的增加，UiO-66對(duì)乙酸的吸

3、附量隨之增加，隨著溫度的升高，吸附量逐漸下降。使用不同的吸附動(dòng)力學(xué)模型和吸附等溫線模型對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，UiO-66對(duì)乙酸的吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，吸附等溫線符合Freundlich模型。通過(guò)對(duì)熱力學(xué)參數(shù)ΔG，ΔH和ΔS的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)乙酸在UiO-66上的吸附是自發(fā)的，并且是一個(gè)放熱和熵減的過(guò)程。對(duì)吸附后的UiO-66用去離子水和乙醇洗滌進(jìn)行吸附劑再生，三次循環(huán)利用后， UiO-66對(duì)乙酸的吸附量沒(méi)有明顯下降。說(shuō)明UiO-66是一

4、種優(yōu)良的乙酸吸附劑。
　　本文還研究了在不同時(shí)間，不同溫度和不同乙酸濃度的條件下，MIL-101(Cr), UiO-66和ZIF-8三種材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。結(jié)果表明，MIL-101(Cr)在乙酸溶液中可以保持結(jié)構(gòu)的完整，即使溫度升高至100℃，經(jīng)過(guò)120小時(shí)，MIL-101(Cr)的結(jié)構(gòu)也不會(huì)發(fā)現(xiàn)明顯的變化。UiO-66在乙酸溶液中穩(wěn)定性較好，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，溫度的升高，UiO-66結(jié)構(gòu)就會(huì)開(kāi)始發(fā)生坍塌，顆粒之間也會(huì)發(fā)生聚集。ZIF