重金属水处理MOFs吸附法

❶ 磁性物质吸附重金属的原理

磁性金属-有机骨架 (magnetic metal-organic frameworks,MMOFs)是指金属离子与有机官能团通过共价键或离子-共价键相互连接，共同构筑的长程有序晶态结构。这类MOF材料因在催化、储氢和光学元件等方面具有潜在的应用价值而受到广泛关注，是近十年来化学和材料科学领域的一个研究热点。最近几年，金属-有机骨架材料的磁性和电学性质开始引起人们的兴趣，人们先后在一些金属-有机骨架材料中发现了新型有机磁体、有机铁电体和多铁体等。近期，中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）磁学国家重点实验室孙阳研究组在金属-有机骨架材料的磁性研究方面取得了新进展，发现一种铁基金属-有机骨架材料在低温下表现出磁化强度共振量子隧穿行为。

磁化强度量子隧穿（quantum tunneling of magnetization）是一种宏观量子效应。1996年，美国和意大利科学家分别在一些单分子磁体（如Mn12）中观察到磁化强度共振量子隧穿，表现为宏观磁化强度随外加磁场出现规则的台阶跳变。利用磁化强度量子隧穿可以构建固态量子比特，用于量子信息与量子计算。最近，孙阳研究组的硕士研究生田英与磁学实验室王守国副研究员、韩秀峰研究员等合作，利用溶剂热反应法制备出一种钙钛矿结构的金属-有机骨架材料[(CH3)2NH2]Fe(HCOO)3单晶样品。对其磁性研究表明，该体系具有两个磁相变，在18.5K发生一个顺磁-倾斜反铁磁相变，在9K以下发生一个磁阻塞（blocking）转变。在磁阻塞温度以下，其沿易磁化轴方向的磁化曲线开始出现回滞。在2K时，磁化曲线表现出台阶状的磁滞回线。同时，交流磁化率的虚部在低温下也出现一个频率依赖的峰。这些行为都是单分子/单离子磁化强度共振量子隧穿的典型特征。上述实验结果表明金属-有机骨架材料[(CH3)2NH2]Fe(HCOO)3存在本征的磁性相分离——同时存在长程关联的反铁磁有序和孤立的单离子量子磁体。为了理解这一奇特磁性质，孙阳等提出了一个氢键依赖的远距离超交换作用（long-distance superexchange）模型。在传统的安德森超交换作用理论中，交换作用的强度依赖于交换路径（exchange path）的几何因子，可以定性地由Goodenough-Kanamori规则来确定。在金属-有机骨架中，当两个磁性离子通过一个有机链发生远距离超交换作用时，其交换路径会受到有机链周围氢键的影响。当有机链上形成的氢键足够强时，超交换作用可能会被大大抑制，导致孤立的单离子量子磁体的产生。

❷ 氯甲醚用什么方式处理废气

氯甲醚属于含氯挥发性有机物，可以采用多种方法来处理：
常见含氯挥发性有机物(CI—VOCs)废气的处理方法
1.1焚烧法
焚烧法是处理C1一VOCs的有效方法，将有机氯转变为HC1，热回收尾气后通过膜吸收来回收盐酸。采用焚烧法处理含氯有机废气时，必须严格控制焚烧温度和停留时间，以避免二嗯英等剧毒物质的产生。焚烧法一般用于处理高浓度废气，通常会产生具有腐蚀性的气体或不完全燃烧时产生毒性更大的C1一VOCs，如光气、二晤英和呋喃等。此外，焚烧法投资巨大，运行成本高昂，不适用于处理低浓度的C1一VOCs废气。
1.2催化燃烧法
鉴于焚烧法巨大的能耗和运行成本限制了它的应用，近年来催化燃烧法处理含氯有机废气成为了一个研究热点。常用的催化剂有钙铁矿复氧化物、金属氧化物、贵金属等。催化剂种类、催化燃烧温度、水蒸汽含量等因素都会影响含氯有机废气的处理效率。催化燃烧法对特定有机氯化物可以取得理想的处理效果，但是燃烧温度较高，COCl2等有害不完全燃烧产物的生成，催化剂因焦结、积碳、氯化而失活是尚待解决的问题。
1.3冷凝法
冷凝法适用于处理高浓度、高沸点的C1一VOCs废气，且可以达到回收原料的目的。例如，采用冷凝法处理平均浓度为2541mg/m的对硝基氯苯废气，回收率达到98%。但冷凝法一般要求废气浓度较高，无法处理低浓度废气，且处理低沸点低饱和蒸气压气体时能耗较大。另外，废气经冷凝法处理后一般达不到排放标准，所以只作为车间预处理使用。
1.4生物法
生物法处理C1一VOCs的原理是将有机氯化物通过生物滤池、生物滤塔中微生物的新陈代谢作用，将有机氯化物分解转化。生物法具有设备简单、运行成本低、二次污染少等优点，但对生物毒性较大的C1一VOCs而言，其本身毒性将降低微生物的活性，甚至杀死微生物，降低了生物法的效率。目前已有不少报道指出在实验室内对某种单一有机氯化物模拟废气采用生物法处理取得良好的效果。但当废气中含有多种有机物时，微生物会优先分解易降解的有机氯化物，这对于难降解的含氯有机物是不利的。
1.5催化还原法
催化还原法处理C1一VOCs废气的报道较多，分为单金属催化还原脱氯和双金属还原脱氯。关于零价单金属铁体系通过还原消除来降解C1一VOCs的报道很多，金属铁大多数情况下能有效地脱氯生成烯烃，但有时会生成含氯烯烃，并且反应速率很慢。而在铁的表面沉积另一种金属如Cu、Ni、Pd、Pt等形成双金属体系可加快反应速率。双金属还原脱氯是将金属还原与催化加氢相结合，Ni、Pd、Pt等金属都是良好的加氢催化剂，它们在H的转移过程中起重要作用，而产生的H2又强化了铁的还原作用。
1.6氧化法
氧化法可很好地降解C1一VOCs，使C1一VOCs降解为毒性小的小分子物质，易于生物降解等。氧化法包括Fenton氧化、臭氧氧化、光催化氧化等。例如浙江大学金一中课题组考察了uV、H2O2和Fenton等单一及组合氧化工艺氧化降解二氯甲烷的技术可行性，其降解效果较好。此外，考察了uv/H2O2体系氧化降解二氯甲烷的动力学特性，在紫外光强度稳定、液相反应物分布均匀且H2O2过量的条件下，该氧化降解过程遵循准一级反应动力学方程。但是氧化技术面临着效率低、成本较高的问题，需进一步研究如何提高效率降低成本。
1.7紫外光解法
Shen等利用254nm低压汞灯辐照的UV光耦合0去除氯代甲烷和氯代乙烷，取得了一定的效果，表明uV光强度和目标污染物分子的氯取代个数对去除效率影响较大;Chen等在185nm低压uV汞灯辐照下，氯仿可通过光解被去除。魏莹莹等考察了真空紫外(VUV)光解去除二氯甲烷的工艺特性，证明当进气浓度200mg/m、停留时间90S、相对湿度控制75%～85%时，光解效果最佳，并探讨其氧化作用及污染物转化机理。但是目前国内外关于有机氯化物的UV光解机理还未见报道。
1.8吸收法
吸收法具有操作简便，对废气温度、杂质含量要求不高，安全简便的优点。一般企业和安全及环保管理部门都采用吸收法来处理C1一VOCs废气，其最大的优点就是运行管理方便、安全性好。但是，吸收法净化效率较低，尤其是对非水溶性溶剂，吸收法几乎无法净化。采用有机吸收液吸收，可以提高非水溶性溶剂的吸收效率，但是有机吸收液挥发本身会成为新的废气污染源。
1.9吸附法
吸附技术是处理回收C1一VOCs废气的有效技术，吸附材料是吸附技术的核心，整个吸附过程的运行效率在很大程度上取决于吸附材料的性能。多孔材料具有巨大的比表面积和孔容，是最常使用的脱除C1一VOCs的吸附剂，常用吸附剂包括活性炭、活性炭纤维、分子筛、树脂以及金属有机骨架材料(MOFs)等。吸附法因吸附材料的多样性被广泛关注，目前吸附法正处在技术革新之中。

❸ mofs与硫化物金属复合的优点

随着世界能源、资源危机的逐渐加剧,人们对风能,太阳能等清洁能源的开发逐渐加深。将风能和太阳能产生的电能合理地存储与利用是目前研究的热点,最有效的存储方式是燃料电池或金属空气电池,其中涉及两个重要的反应:电催化氧析出反应(OER)和电催化氧还原反应(ORR)。目前用于上述两个反应有效的电催化剂是RuO_2和Pt等贵金属基材料,但是无论是RuO_2还是Pt均不能同时作为OER和ORR的催化剂,并且Pt和Ru是地球上稀有的贵金属,更加严重阻碍了它们的广泛使用。地球资源丰富的过渡金属硫化物被证明有OER和ORR催化活性,是贵金属基催化剂的理想替代品。另外过渡金属硫化物形成的活性纳米颗粒与杂原子掺杂的类石墨烯纳米材料协同作用可以显著地提高OER和ORR催化活性。由过渡金属(Fe、Co、Ni)构筑的金属有机框架(MOFs)材料是制备碳纳米复合材料的理想前驱体。到目前为止,多种MOFs已经被作为自牺牲模板或者前驱体来制备功能型MOFs衍生物。

❹ 金属-有机框架材料的MOFs的特点

孔隙是指除去客体分子后留下的多孔材料的空间。多孔性是材料应用于催化、气体吸附与分离的重要性质。材料的孔径大小直接受有机官能团的长度影响，有机配体越长，除去客体分子后材料的孔径越大。在实际应用中，选择不同的有机配体可以得到不同孔径大小的材料，气体吸附与分离一般选择孔径相对小、孔隙率高的MOFs材料;催化应用则选择孔径大的MOFs材料。此外，对于蛋白质或肽段的吸附与分离，可根据材料的分子筛效应和性质，对其按分子的大小或相互作用力的不同进行分离。
比表面积是评价多孔材料催化性能、吸附能力的另一重要指标，因此人们不断改变MOFs材料金属中心和连接臂的主要目的之一就是使材料具有更大的比表面积。例如，Yaghi小组 合成的较早的MOFs材料MOF-5，其比表面积约为 3 000 m/g; 2004年，他们报道的MOF-177 ，比表面积可达到 4 500 m/g，是当时报道的MOFs材料中比表面积最大的一种;2010年，他们合成出MOF-210 ，其BET比表面积达 6 240 m/g， Langmuir比表面积更高达 10 400 m/g，这个值已经接近固体材料比表面积的极值。 由于二甲基甲酰胺（DMF）、水、乙醇等小溶剂分子的存在，未饱和的金属中心与其进行结合来满足配位需求，经过加热或真空处理后可以去除这些溶剂分子，从而使不饱和金属位点暴露。这些暴露的不饱和金属位点可以通过与NH3、H2S、CO2等气体配位而达到气体吸附和分离的作用，也可以与带有氨基或羧基的物质进行配位，从而使MOFs材料作为药物载体或肽段分离的有效工具;此外，含有不饱和金属位点的MOFs材料亦可作为催化反应的催化剂加速反应的进行。

❺ 金属-有机框架材料的合成方法

MOFs 通常采用的合成方法 与常规无机合成方法并没有显著不同，蒸发溶剂法、扩散法（又可细分为气相扩散、液相扩散、凝胶扩散等）、水热或溶剂热法、超声和微波法等均可用于MOFs 合成。
这些方法中，尤以水热或溶剂热法最为重要，绝大多数MOFs 用水热或溶剂热法合成 。水热或溶剂热法属液相化学法的范畴，是指在密封的压力容器中，以水为溶剂，在高温高压的条件下进行的化学合成方法。

❻ 有机废气处理的治理方法

您好，为您汇总如下：

1冷凝回收法

冷凝回收法是把废气直接导入冷凝器或先经吸附吸收后，解析的浓缩废气导入冷凝器，冷凝液经分离可回收有价值的有机物的一种方法。

2吸收法

吸收法可分为化学吸收及物理吸收，由于有机废气中含有大量的“三苯”气体，化学活性低，一般不能采用化学吸收。

物理吸收是废气中一种或几种组分溶解于选定的液体吸收剂中，这种吸收剂应具有与吸收组分有较高的亲和力，低挥发性，同时还应具有较小的挥发性，吸收液饱和后经加热解吸再冷却重新使用。

3直接燃烧法

直接燃烧法是利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧放出的热量将混合气体加热到一定温度(700～800℃)，驻留一定的时间(0.3～0.5秒)，使可燃的有害物质进行高温分解变为无害物质的一种方法。

4热力燃烧法

热力燃烧是指把废气温度提高到可燃气态污染物的温度，使其进行全氧化分解的过程。

5催化燃烧法

催化燃烧是在催化剂的作用下，将废气中的有害可燃组分完全氧化为二氧化碳和水的过程。

6活性炭吸附法

活性炭吸附是将有机废气由排气风机送人吸附床，有机废气在吸附床被活性炭吸附剂吸附而使气体得到净化，净化后的气体排向大气即完成净化过程。

7生物法

生物法是微生物将有机成分作为碳源和能源，并将其分解为CO2和H2O过程的一种方法。

8等离子体分解法

等离子体分解法是在外加电场的作用下，介质放电产生的大量携能电子轰击污染物分子，引发了一系列复杂的物理、化学反应，从而使污染物得以降解去除的一种废气治理方法。

❼ 如何用mofs材料制备催化剂载体

用MOFs材料制备催化剂载体：
MOFs是金属有机骨架化合物。是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。由于是均匀的晶态多孔材料，因此在催化剂和吸附分离方面具有非常好的应用前景。MOFs直接就可以作为催化剂的载体，例如，将贵金属材料通过浸渍法，负载在MOFs，然后采用还原剂还原成贵金属，预计将会具有良好的催化加氢和氧化性能。另外，可以通过修饰，在桥连的有机配体上增加羧基，氨基等具有酸碱性的基团，来提供酸碱的催化中心，也可以通过组装，将手性的催化剂负载在MOFs，用于手性化合物的合成。