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我国是苹果的主要生产国,种植面积及产量稳居全球第一。随着国民经济的发展,鲜食已不再能满足消费者对苹果的需求,人们对其加工制品的需求越来越高,其中最主要的苹果加工制品就是浓缩苹果汁。但是从实际生产情况来看,浓缩苹果汁却存在着一系列质量问题,其中最严重的问题之一就是苹果汁中的重金属残留。苹果汁中重金属离子的存在不仅会影响产品的品质,而且对人体也有着不可小觑的危害。目前,吸附法被认为是能够去除食品中重金属离子的有效方法之一,但是大多数传统吸附材料存在选择性差、吸附量小、不易回收等缺点,亟待开发新型的吸附剂用于去除苹果汁中的重金属离子。本论文利用氨基修饰的锆基金属有机骨架（Zr-MOF）,合成了具有重金属离子去除能力的UiO-66-NH2-PAM-PET膜状纳米复合材料和Zr-MOG-12凝胶状纳米材料,探究了这两种纳米材料的结构和性质及其对水溶液和苹果汁中Pb（Ⅱ）的吸附性能,并且对吸附机理进行了解析。本试验的主要研究结果如下:1.通过原位生长法合成了一种可用于去除Pb（Ⅱ）的UiO-66-NH2（锆基金属有机骨架）功能化无纺布的膜状纳米材料。首先在室温下通过4 mol L-1氢氧化钠活化聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布（PET）3 h以减轻其惰性,并用1%的聚丙烯酰胺（PAM）进一步改性PET基底12 h增强其表面化学活性获得PAM-PET。其次在PAM-PET表面原位生长UiO-66-NH2通过得到UiO-66-NH2-PAM-PET膜状纳米复合材料。FT-IR、XRD、SEM和XPS等表征手段表明PET表面改性成功,并且在PAM-PET的表面通过Zr-N键均匀致密的接枝了UiO-66-NH2晶体。N2吸附脱附等温线表明该复合材料的等温线属于I型,孔径为0.5-2.0 nm,说明其主要包含微孔结构。2.探究了UiO-66-NH2-PAM-PET膜状纳米复合材料对水溶液及实际样品苹果汁中的重金属离子吸附性能。试验表明,UiO-66-NH2-PAM-PET在p H=5时吸附量最高。吸附动力学和等温线试验表明该膜状纳米复合材料对Pb（Ⅱ）的吸附过程为化学吸附和单分子层吸附。UiO-66-NH2-PAM-PET对水溶液中Pb（Ⅱ）的最大吸附量可达到711.99mg g-1,对重金属离子的选择性顺序为:Pb（Ⅱ）>Cu（Ⅱ）>Cd（Ⅱ）>Zn（Ⅱ）>Mn（Ⅱ）,且在第6次重复利用时,其对Pb（Ⅱ）的去除效率仍然超过88%。在实际样品苹果汁中,UiO-66-NH2-PAM-PET可去除苹果汁中的Pb（Ⅱ）,在添加量为90mg时达到平衡,最大去除率为88.0%。并且在吸附过程中并未显著影响苹果汁本身的p H、可溶性固形物、色值、透光率和总糖等理化指标（p>0.05）,表明该纳米材料在实际应用中具有一定的发展前景。通过FT-IR和XPS等表征对吸附机理进行了解析,结果表明在吸附Pb（Ⅱ）后,UiO-66-NH2-PAM-PET中O-H和N-H的红外峰移至3340 cm-1,C=O峰移至1656cm-1和1674 cm-1。与UiO-66-NH2-PAM-PET的XPS光谱相比,UiO-66-NH2-PAM-PET-Pb的光谱图中出现Pb 4f峰,并且在吸附Pb（Ⅱ）后,它的结合能从138.90 e V变化为143.75 e V,且O 1s的结合能从531.65 e V转移到531.65 e V,N1s的结合能从399.87 e V变化为399.70 e V,结果表明UiO-66-NH2-PAM-PET对Pb（Ⅱ）的吸附机理为Pb（Ⅱ）首先从本体溶液转移到固液界面,然后通过物理吸附和静电吸引作用吸附到UiO-66-NH2-PAM-PET表面。其次UiO-66-NH2-PAM-PET提供大量-NH2、-COOH和-CO-NH2基团,通过静电表面络合和离子交换来快速捕获Pb（Ⅱ）。3.通过静置时间控制结晶方法开发一种简单的策略使UiO-66-NH2发生胶凝化合成了非晶态的Zr-MOG-12凝胶状纳米材料。将反应物四氯化锆（Zr Cl4）和2-氨基对苯二甲酸（NH2-BDC）在室温下静置12 h后使用溶剂热法合成Zr-MOG-12金属有机凝胶。SEM表征表明该金属有机凝胶为不规则的球状,尺寸大约为16 nm。XRD结果表明凝胶态的Zr-MOG-12的成功合成。N2吸附脱附等温线表明Zr-MOG-12的等温线为I型和IV型的组合,孔径分布在0.67-1.61 nm和4.36-35.61 nm,表明凝胶结构中同时存在微孔和中孔。TGA结果表明该金属有机凝胶具有良好的热稳定性。FTIR表明反应物Zr Cl4在室温下静置12 h后获得氧化物和氢氧化物桥形成Zr-O和Zr-OH键,促进了体系中[Zr6O4（OH）4]12+簇的形成,诱导了快速和过度的成核,进而导致了UiO-66-NH2纳米粒子的配位干扰,从而合成了Zr-MOG-12金属有机凝胶。4.Zr-MOG-12凝胶状纳米材料对水溶液及实际样品苹果汁中的重金属离子吸附性能试验表明,Zr-MOG-12吸附Pb（Ⅱ）的最优p H为5.0。吸附动力学和吸附等温线等系列试验表明该凝胶状纳米材料吸附过程为化学吸附和单层吸附,Zr-MOG-12对水溶液中Pb（Ⅱ）的最大吸附量为475.46 mg g-1。且该金属有机凝胶在第8次吸附-解吸循环中,Zr-MOG-12对Pb（Ⅱ）的去除率仍在77%以上。在实际苹果汁中,Zr-MOG-12对于果汁中Pb（Ⅱ）的最大去除率可达到91.9%,并且对果汁的p H、可溶性固形物、色值、透光率和总糖等理化指标无显著影响（p>0.05）,表明Zr-MOG-12在去除Pb（Ⅱ）方面具有很大的应用潜力。使用一系列表征方法对Zr-MOG-12凝胶状纳米材料吸附机理进行了解析。在吸附Pb（Ⅱ）后,Zr-MOG-12在3458 cm-1处的N-H峰消失,O-H和C=O峰分别从3348 cm-1转移到3361 cm-1和从1656 cm-1转移到1651 cm-1,表明Zr-MOG-12与Pb（Ⅱ）之间有很强的亲和力。此外,与Zr-MOG-12相比,Zr-MOG-12-Pb的XPS光谱中出现了Pb 4f特征峰,O-Metal键的相对含量从22.79%增加到43.74%,C=O和C-OH键的相对含量分别从38.52%下降到32.88%和从38.69%降至23.38%,以及-NH的相对含量由31.98%增加到36.28%,-NH2的相对含量由68.02%下降到63.72%,结果表明Pb（Ⅱ）与Zr-MOG-12上的-COOH、-NH2的表面络合作用和离子交换作用是其主要去除机理。本试验利用锆基金属有机骨架分别合成了膜状和凝胶状的纳米材料,一系列结果表明所合成的两种纳米材料对于水溶液和苹果汁中的重金属离子均有良好的去除能力。相较之下,UiO-66-NH2-PAM-PET对水溶液中Pb（Ⅱ）的最大吸附量大于Zr-MOG-12的最大吸附量,因此其更适用于去除水溶液中的重金属离子。而Zr-MOG-12对于果汁中Pb（Ⅱ）的最大去除率大于UiO-66-NH2-PAM-PET的去除率,因此其更适用于去除果汁中的重金属离子。