微波辅助PET废料制备可加工UiO-66凝胶球体实现天然气凝析油高效脱砷

本研究针对石油工业中砷污染难去除、MOFs材料加工性差等问题，开发了微波辅助一锅法合成PET衍生可加工UiO-66凝胶（PU66-G），其缺陷型Zr6 节点赋予214.1 mg·g?1 （As(III)）和312.7 mg·g?1 （As(V)）的卓越吸附容量，成型球体在真实凝析油中保持93.35%脱砷效率，为MOFs工业化应用提供新范式。

　　

砷污染是石油工业中的"隐形杀手"，不仅毒害环境，还会使昂贵的炼油催化剂"中毒"失效。尤其在天然气凝析油等非极性体系中，砷物种难以迁移并与吸附剂结合，传统水处理技术束手无策。金属有机框架（MOFs）虽具有超高比表面积和可调控的化学性质，但UiO-66等明星材料通常以粉末形式存在，像"面粉"一样难以成型，工业应用时面临压降大、易流失等难题。更棘手的是，传统合成依赖高纯度对苯二甲酸，成本高昂且不环保。

泰国Vidyasirimedhi科学技术研究所的Phakawan Thinsoongnoen团队在《Microporous and Mesoporous Materials》发表研究，开创性地将废弃塑料瓶（PET）转化为高性能吸附剂。他们采用微波辅助一锅法，同步实现PET解聚和MOF凝胶（PU66-G）合成，所得材料不仅具有1225 m²
·g^?1
的比表面积，更展现出独特的流变学特性——像"橡皮泥"般可塑，能直接压制成机械强度优异的无粘结剂球体。

关键技术包括：微波辐射加速PET解聚与UiO-66成核；酸-碱电位滴定和NH₃
-TPD表征缺陷密度；通过流变学测试指导凝胶成型；采用真实天然气凝析油验证工业适用性。

【结果与讨论】

1. 结构特性：PU66-G中Zr₆
   节点缺陷密度较传统UiO-66提升37%，形成更多砷结合位点。X射线散射显示凝胶态保留了晶体结构，但存在介孔网络，利于大分子扩散。

2. 吸附性能：对As(V)的吸附量达312.7 mg·g^?1
   ，突破文献报道值。原位红外证实As-O-Zr配位键形成，DFT计算揭示缺陷位点结合能降低28%。

3. 实际应用：在含硫化合物竞争的凝析油中，球体保持93.35%脱砷率（粉末为96.43%），20次循环后仍有88.29%效率，机械强度仅衰减12%。

【结论】该研究通过"废物变宝"策略，同步解决PET污染和MOFs加工性两大难题。PU66-G球体兼具实验室级性能和工业级适用性，为复杂烃类基质净化树立新标准。缺陷工程与流变学调控的创新方法，为MOFs材料从"论文"走向"工厂"提供了普适性方案。