液体流から金属を抽出するための高孔性の金属有機フレームワークの製造

科学分野:

• 材料科学
• 環境科学
• 化学工学

背景:

• メタル・オーガニック・フレームワーク (MOF) は,ガスと液体の分離の可能性を示していますが,マイクロクリスタルの性質のため,スケールアップで課題に直面しています.
• MOFをビーズのようなマクロスコーピカルな形に構造化することは,産業用途において極めて重要です.

研究 の 目的:

• 多様なMOFをポリマー複合ビーズに構造化するための一般的で無毒な方法を開発する.
• これらのMOFポリマービーズの性能を,特に鉛とパラジウムイオン抽出のために,水浄化で評価する.

主な方法:

• 生物互換性のあるポリアクリル酸 (PAA) とナトリウムアルギナートモノマーをCa2+イオンと交結したポリメリゼーション戦略.
• 12種類のMOFと3種類のMOFベースの複合材料に適用する.
• Fe-BTC/PDA MOF-ポリマービーズの試験 連続流水下で実際の水サンプルから鉛とパラジウムイオンを除去する

主要な成果:

• この方法は,無毒の水ベースのプロセスを用いて,12種類のMOFと3種類の複合材料をビーズに構築することに成功しました.
• Fe-BTC/PDAビーズは,ビーズの1グラムあたり600ppbの鉛で10L以上の淡水を効果的に浄化しました.
• パラジウムの高吸収能力 (498 mg/g) と再生の可能性のある効率的な濃度 (7.8 wt%) を示した.

結論:

• 開発された構造化方法は多用途で,幅広いMOFに適用できます.
• MOF-ポリマー複合ビールは,有毒な金属イオンを除去するための高い容量と効率を提供して,大規模な水浄化に有効です.
• このアプローチは,MOFの実験室性能を産業規模の環境アプリケーションに変換することを容易にする.