一种锰金属有机团簇液体及其制备方法和在水净化的应用

本发明属于污水净化，具体涉及一种锰金属有机团簇液体及其制备方法和在水净化的应用。

背景技术：

1、水是全球最重要的自然资源之一，但严重的水污染问题影响着全世界数百万人的生活和公共健康。它还影响到生活在湖泊、河流和海洋中的植物和生物。这一日益严重的问题的根本原因是多方面的，源于工业扩张、能源生产和大规模采矿活动。不健全的监管框架导致了大量危险污染物，包括重金属离子(hmis)、氧阴离子和放射性离子，在未经适当处理的情况下被排放到水生环境中。

2、为了解决这一全球关注的问题，已经开发了各种从污染废水中去除目标离子的方法，每种方法都有其自身的优势和劣势。例如，化学沉淀是一种常用的技术，因其简单和高效而受到青睐，但它产生大量的污泥和有毒气体，可能导致二次污染。此外，它昂贵且只适用于处理高浓度重金属污染的水。电化学处理或废水浮选可能对特定的hmis非常有效，但它们资源密集且对于小规模应用经济上不可行。膜净化技术，包括超滤、反渗透和纳滤，在理想条件下提供高去除效率，但它们通常成本高昂，容易受到膜污染，且进料流量有限，使其在工业规模处理中不切实际。吸附剂或离子交换树脂也可以有效地去除hmis和其他污染物。然而，这种技术昂贵，适用于处理小体积废水，通常效率较低(60％-90％)，并且随着使用时间的增加而下降。此外，完全饱和的吸附剂或树脂必须通过化学反应转化，这也可能导致不受控制的二次污染。

3、值得注意的是，上述所有提到的现有方法都有一个共同的缺点：它们都是为选择性去除特定目标离子而设计的。换句话说，虽然它们可能在消除某种特定类型的离子方面表现出色，但在处理其他离子时，其效果显著降低。此外，在涉及污染水源的情况下，各种类型的目标离子通常共存，使得同时去除效率极低，其适用性非常有限。此外，当处理条件偏离优化的ph值和离子浓度时，这些技术的效率会迅速下降。鉴于这些限制，迫切需要开发新的材料和方法进行通用水净化。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锰金属有机团簇液体及其制备方法和在水净化的应用，本发明克服了传统固相吸附剂中看到的异相吸附的缺点，不仅为水净化领域带来了一种新的解决方案，也为环境修复和可持续发展提供了新的思路。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种锰金属有机团簇液体的制备方法，包括：

4、将醋酸锰溶液与1,3,5-苯三甲酸溶液混合均匀，得到混合液a；其中，醋酸锰与1,3,5-苯三甲酸的摩尔比为(2-5):1；

5、将所述混合液a进行水热反应，将水热反应所得产物进行洗涤、干燥，得到棒状mn-btc粉末；

6、将所述棒状mn-btc粉末分散于水中，得到透明的所述锰金属有机团簇液体；其中，棒状mn-btc粉末与水的质量比为(0.005-0.02):10。

7、优选的，所述醋酸锰溶液中，溶剂采用去离子水，醋酸锰与去离子水的质量比为(2.92-7.3):30。

8、优选的，所述1,3,5-苯三甲酸溶液的溶剂采用n,n-二甲基甲酰胺，其中，每30ml的n,n-二甲基甲酰胺对应加入的1,3,5-苯三甲酸的质量范围为1.77-5.31g。

9、优选的，将醋酸锰溶液与1,3,5-苯三甲酸溶液混合后，在25℃下搅拌10分钟，得到所述混合液a。

10、优选的，将所述混合液a进行水热反应时，反应温度为120-150℃，反应时间为24-72h。

11、优选的，将水热反应所得产物进行洗涤、干燥时，经过离心和用乙醇洗涤多次，之后在60-100℃下干燥12-24h。

12、优选的，将所述棒状mn-btc粉末分散于水中，得到透明的所述锰金属有机团簇液体时，将棒状mn-btc粉末分散于水中后，在功率为100-300w的超声波条件下处理1-10min，得到透明的锰金属有机团簇液体。

13、本发明还提供了一种锰金属有机团簇液体，所述锰金属有机团簇液体通过本发明如上所述的制备方法制得。

14、本发明如上所述的锰金属有机团簇液体在水净化的应用，所述锰金属有机团簇液体用于净化污染废水中的污染粒子，所述污染离子包括金属阳离子、氧阴离子、放射性离子和和贵金属离子，其中，金属阳离子包括pb2+、cu2+和hg2+，氧阴离子包括seo32-、teo32-、haso4-和po43-，放射性离子包括uo22+和th4+，贵金属离子包括aucl4-和pd2+。

15、优选的，净化污染废水中的污染粒子时，将所述锰金属有机团簇液体和污染废水按照体积比为0.1-1混合，之后在200-500转/分钟条件下持续搅拌0-24小时，之后进行固液分离，污染粒子以沉淀物的形式去除；

16、所述污染废水中污染粒子的浓度范不超过800ppm。

17、本发明具有如下有益效果：

18、本发明利用醋酸锰溶液与1,3,5-苯三甲酸溶液经过水热反应制备得到棒状mn-btc粉末，将棒状mn-btc粉末分散于水中制得本发明锰金属有机团簇液体，首先，本发明的制备方法简单，同时制备而成的锰金属有机团簇液体(即mn-moc液体)的独特之处在于其能够完全暴露的吸附和活性位点，这使得它能够均匀吸附目标离子，避免了传统固相吸附剂中活性位点被屏蔽的问题。此外，mn-moc液体还能将有毒的金属污染物离子直接还原为有价值的金属，这不仅减少了环境污染，还实现了资源的回收利用。与传统的水处理方法相比，mn-moc液体在处理多种污染物时表现出卓越的性能，能够有效形成大尺寸的沉淀物或絮凝物，便于后续的分离和回收。这一技术的成功开发，不仅为水净化领域带来了一种新的解决方案，也为环境修复和可持续发展提供了新的思路。

技术特征：

1.一种锰金属有机团簇液体的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种锰金属有机团簇液体的制备方法，其特征在于，所述醋酸锰溶液中，溶剂采用去离子水，醋酸锰与去离子水的质量比为(2.92-7.3):30。

3.根据权利要求1所述的一种锰金属有机团簇液体的制备方法，其特征在于，所述1,3,5-苯三甲酸溶液的溶剂采用n,n-二甲基甲酰胺，其中，每30ml的n,n-二甲基甲酰胺对应加入1,3,5-苯三甲酸的质量范围为1.77-5.31g。

4.根据权利要求1所述的一种锰金属有机团簇液体的制备方法，其特征在于，将醋酸锰溶液与1,3,5-苯三甲酸溶液混合后，在25℃下搅拌10分钟，得到所述混合液a。

5.根据权利要求1所述的一种锰金属有机团簇液体的制备方法，其特征在于，将所述混合液a进行水热反应时，反应温度为120-150℃，反应时间为24-72h。

6.根据权利要求1所述的一种锰金属有机团簇液体的制备方法，其特征在于，将水热反应所得产物进行洗涤、干燥时，经过离心和用乙醇洗涤多次，之后在60-100℃下干燥12-24h。

7.根据权利要求1所述的一种锰金属有机团簇液体的制备方法，其特征在于，将所述棒状mn-btc粉末分散于水中，得到透明的所述锰金属有机团簇液体时，将棒状mn-btc粉末分散于水中后，在功率为100-300w的超声波条件下处理1-10min，得到透明的锰金属有机团簇液体。

8.一种锰金属有机团簇液体，其特征在于，所述锰金属有机团簇液体通过权利要求1-7任意一项制备方法制得。

9.权利要求8所述的锰金属有机团簇液体在水净化的应用，其特征在于，所述锰金属有机团簇液体用于净化污染废水中的污染粒子，所述污染离子包括金属阳离子、氧阴离子、放射性离子和和贵金属离子，其中，金属阳离子包括pb2+、cu2+和hg2+，氧阴离子包括seo32-、teo32-、haso4-和po43-，放射性离子包括uo22+和th4+，贵金属离子包括aucl4-和pd2+。

10.根据权利要求9所述的锰金属有机团簇液体在水净化的应用，其特征在于，净化污染废水中的污染粒子时，将所述锰金属有机团簇液体和污染废水按照体积比为0.1-1混合，之后在200-500转/分钟条件下持续搅拌0-24小时，之后进行固液分离，污染粒子以沉淀物的形式去除；

技术总结本发明属于污水净化技术领域，公开了一种锰金属有机团簇液体及其制备方法和在水净化的应用，该锰金属有机团簇液体的制备方法包括：将醋酸锰溶液与1,3,5‑苯三甲酸溶液混合均匀；其中，醋酸锰与1,3,5‑苯三甲酸的摩尔比为(2‑5):1；再进行水热反应，将产物进行洗涤、干燥，得到棒状Mn‑BTC粉末；将棒状Mn‑BTC粉末分散于水中，得到透明的锰金属有机团簇液体；其中，棒状Mn‑BTC粉末与水的质量比为(0.005‑0.02):10。Mn‑MOC液体的独特之处在于其完全暴露的吸附和活性位点，这使得它能够均匀吸附目标离子，避免了传统固相吸附剂中活性位点被屏蔽的问题。本发明克服了传统固相吸附剂中看到的异相吸附的缺点，不仅为水净化领域带来了一种新的解决方案，也为环境修复和可持续发展提供了新的思路。技术研发人员：许章炼,赵永明受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29