一种铁基金属有机框架材料在降解吡虫啉上的应用

技术领域

本发明属于吡虫啉降解技术领域，具体涉及一种铁基金属有机框架在降解吡虫啉上的应用。

背景技术

农药是用来防止农业虫害和调节植物生长的化学药物。其中吡虫啉是一种优选的新烟碱类超高效杀虫剂，被广泛用于保护农作物免受害虫侵害。由于其高溶解度和高稳定性，在水环境中残留越来越多，严重污染生态环境，并威胁人类健康。

现阶段已报道关于农药的处理方法主要有物理方法(吸附法)、化学沉淀法(无机盐)、生物去除法、化学光催化降解法和高级氧化法等方法。

其中吸附法具有高效去除农药的能力，有较好地应用价值，但很容易产生二次污染。化学沉淀法是通过加入一定的无机盐对溶液中农药进行沉淀，但需要多次循环才能净化完全。生物去除法具有较高地选择性且对环境敏感。化学光催化降解法主要采用光激发催化剂产生的电子空穴与水反应产生·OH自由基，来达到降解农药的目的，但该方法存在大多数研究使用的光源为紫外光，而紫外光占太阳光的4％，对太阳光的利用率低；其次多数光降解实验为光芬顿降解，仍然需要借助H

发明内容

基于现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种铁基金属有机框架材料在降解吡虫啉上的应用，首次提出了将铁基金属有机框架材料在降解吡虫啉上的应用，利用金属有机框架材料(MOFs)的高孔隙率吸附吡虫啉，然后加入H

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

铁基金属有机框架材料在降解吡虫啉上的应用，该应用方法包括以下步骤：

将所述铁基金属有机框架材料、H

在一些实施方式中，应用方法包括以下步骤：

将所述铁基金属有机框架材料和H

在一些实施方式中，应用方法包括以下步骤：

先将所述铁基金属有机框架材料加入吡虫啉溶液中形成混合液进行反应，然后加入H

在一些实施方式中，将所述铁基金属有机框架材料加入吡虫啉溶液中反应30-60min后，再加入H

在一些实施方式中，所述H

在一些实施方式中，所述铁基金属有机框架为Fe-MIL-88B-NH

在一些实施方式中，所述铁基金属有机框架材料在所述混合液中的浓度为0.12～0.36g/L。

在一些实施方式中，所述30％的H

在一些实施方式中，所述吡虫啉溶液中，吡虫啉的浓度为20-100mg/L。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明中，依据铁基金属有机框架材料的孔隙率高、比表面积大的特点吸附吡虫啉，然后添加H

另外，本发明去除吡虫啉无需昂贵的仪器，且不需要进行复杂的前处理，而且经济、简单、高效。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中铁基金属有机框架的制备及降解吡虫啉的反应原理图；

图2为本发明中的Fe-MIL-88B-NH

图3为不同浓度的Fe-MIL-88B-NH

图4为不同浓度的Fe-MIL-101-NH

图5为Fe-MIL-88B-NH

图6为Fe-MIL-101-NH

图7为先加入Fe-MIL-88B-NH

图8为先加入Fe-MIL-101-NH

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1所示，为实现本发明的上述目的，本发明的具体实施方式通过铁基金属有机框架材料的制备-吡虫啉标准工作曲线制备-吸附动力实验和等温吸附实验-在不同条件下使铁基金属有机框架材料与吡虫啉接触反应-反应结果产物HPLC-MS检测的工艺流程，具体如下：

(1)铁基金属有机框架材料(Fe基MOF)的制备：以下实施例所使用的铁基金属有机框架材料，具体为Fe-MIL-88B-NH

①Fe-MIL-88B-NH

②Fe-MIL-101-NH

(2)绘制吡虫啉标准工作曲线：

配制100mg/L的吡虫啉母液，将其按梯度稀释成1、2、5、10、20、50、100mg/L的溶液，再分别装入液相进样小瓶；使用以C18柱(4.6×250mm粒径5μm)的液相色谱(HPLC)系统，使用由水/乙腈组成的流动相(70：30，v/v)检测吡虫啉的定量分析；以1mL/min的速率，柱温为30℃，以二极管阵列检测器(DAD)在270nm进行检测。

(3)吸附动力实验和等温吸附实验：

①吸附动力实验：配制100mL吡虫啉标准液60mg/L，取适量的铁基金属有机框架材料于吡虫啉溶液，用磁力搅拌器搅拌均匀，分别于0、5、10、20、30、40、50、60、120、180、240min取样。用一次性注射器吸取0.5mL样液，并用0.22μm的水膜进行过滤后进液相测定。

②等温吸附实验：配制100mL不同浓度的吡虫啉标准溶液(10、30、50、70、90mg/L)，分别于60min后进行取样，并用并用0.22μm的水膜进行过滤后进液相测定。

(4)实验条件：考察铁基金属有机框架材料浓度、吡虫啉溶液浓度和双氧水用量对去除吡虫啉的影响。

(5)降解产物的HPLC-MS检测：流动相：水/乙腈(50:50，v/v)；流速：0.4mL/min；吡虫啉母离子：256.1，子离子：209.0/175.1。

实施例1-4

以Fe-MIL-88B-NH

去除率公式如下：

不同剂量的Fe-MIL-88B-NH

实施例5-8

以Fe-MIL-101-NH

不同剂量的Fe-MIL-101-NH

实施例9-12

以不同浓度的吡虫啉溶液为变量，其余实验条件为：Fe-MIL-88B-NH

检测结果如图5所示。

实施例13-16

以不同浓度的吡虫啉溶液为变量，其余实验条件为：Fe-MIL-101-NH

检测结果如图6所示。

实施例17-20

以不同H

检测结果如图7所示。

实施例21-24

以不同H

检测结果如图8所示。

基于上述实施例的实验结果可知，本发明的最佳方案如下：

当使用Fe-MIL-88B-NH

当使用Fe-MIL-101-NH

经检测，最优实施方案对吡虫啉的降解率可达98％以上。

实施例25-26

取两份吡虫啉溶液，其中一份为吡虫啉浓度为20mg/L、pH为6.4，加入0.3mg/L的Fe-MIL-88B-NH

同样方法收集试样进液相检测，检测结果如图2所示。

对比例1

对比例1为空白对照实验，实验过程中不加入降解药剂进行实验，然后同样的方法收集试样进液相检测，检测结果如图2所示。

对比例2

对比例2与实施例25的区别在于，仅在吡虫啉溶液中加入40μL/50mL质量分数为30％的H

对比例3

对比例3与实施例25的区别在于，在吡虫啉溶液中加入0.3g/L的亚铁溶液(Fe

对比例4

对比例3与实施例25的区别在于，在吡虫啉溶液中加入0.3g/L的亚铁溶液(Fe

由图2可知，使用本发明的方法，对吡虫啉的降解率极高，可达到98.0％以上；而使用传统的方法(如对比例4)，对吡虫啉的降解率不到60％。

综上可知，使用铁基金属有机框架材料降解吡虫啉，具有优异的降解效果，而且条件温和，可在接近中性(pH6.4)的溶液中进行反应，反应条件简单、经济，并且反应高效，在较短的时间即可完成对吡虫啉的降解。

另外，铁基金属有机框架材料的重复使用率高，可进行回收利用，经回收利用5次后，对吡虫啉的去除效果仍优于现有的方法的去除效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。