K-Zn-MOF-74新型吸附材料的制备及其应用*

张子龙,吴成晨,陈 钊,肖 瑜,郑 潇,沈铭琳,谢名淇

(桂林理工大学 环境科学与工程学院 广西岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心，广西 桂林 541006)

0 引 言

金属有机骨架材料(MOF)是一种新型的水处理吸附材料[1-6]，目前关于其吸附处理重金属离子、气体吸附以及吸附处理有机物的相关报道较多[7-12]。由于MOF的表面结构不同，其去除重金属离子的能力也不相同。通常对MOF进行改性，以增大比表面积，增加有效的官能团，增强疏水/亲水性能和表面电荷，从而提高其对重金属离子的吸附能力。Li等[13]通过修饰MOF-867制备了ZJU-101，其对Cr(VI)的吸附容量达245 mg/g，比MOF-867高324倍。Sarker等[14]发现MIL-101改性后对有机砷的吸附能力显著提高，吸附能力随MOF上羟基数目的增加而增加。

MOF-74是一种稳定且应用广泛的金属有机骨架材料[15, 16]，在课题组前期研究中，吴成晨等[17]研究表明，Zn-MOF-74对废水中的Cd(Ⅱ)具有良好的吸附效果。在此研究基础之上，对Zn-MOF-74进行改性处理，制备新型改性复合材料K-Zn-MOF-74，应用于吸附处理废水中的Cd(Ⅱ)，通过拟合吸附等温线模型以及吸附动力学模型研究探究其吸附性能，并结合SEM、EDS和XPS等表征分析研究其吸附机理。

1 实验试剂、仪器和方法

1.1 主要试剂与仪器

主要试剂：2,5-二羟基对苯二甲酸，，六水合硝酸锌，硝酸镉，高锰酸钾， N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，Cd(Ⅱ) (1000 mg/L)的国家标准溶液以及去离子水。

主要仪器：DF-101S 集热式恒温加热磁力搅拌器、水热反应釜、Optima 7000 DV型电感耦合等离子发射光谱仪、PHS-3C型精密pH计、JMS-6380LV型扫描电子显微镜、X-射线衍射仪等。

1.2 实验方法

1.2.1 K-Zn-MOF-74的制备

分别称取0.8 g高锰酸钾，倒入装有15 mL蒸馏水烧杯中，搅拌10 min后，向其中加入1 g的Zn-MOF-74，超声10 min后取出，过滤后在50 ℃烘箱烘干。……