一種磺酸基改性超順磁納米材料的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種磺酸基改性超順磁納米材料的制備方法及其在處理污水中重金屬中的應(yīng)用，屬于材料制備及工業(yè)廢水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會(huì)的迅速發(fā)展，工業(yè)污染排放越來(lái)越嚴(yán)重，特別是重金屬的排放對(duì)人們的健康造成極大的威脅，比如鋅、汞、銅、鉛、鎳等。過(guò)去對(duì)污水中重金屬的處理的方法主要包括化學(xué)沉淀法，離子交換，膜過(guò)濾，電化學(xué)處理，反滲透，溶劑萃取，以及生物去除。然而，這些方法具有一定的局限性，如高的資本投資、造成二次污染和操作復(fù)雜。因此，吸附可以是一種替代的廢水處理技術(shù)，考慮到它操作方便、成本相對(duì)低、效率高及各種吸附劑的可重用性等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種磺酸基改性超順磁納米材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將0.006-0.0063 mol 的FeCl3.6Η20、0.049-0.052 mol 的醋酸鈉和 0.005-0.006mol的檸檬酸鈉溶解于58~61 ml的乙二醇中，然后攪拌l~2h，加入反應(yīng)釜中加熱至190~200°C保持10~12h ;獲得的Fe304納米微粒用磁選分離并用去離子水重復(fù)洗滌后得到納米Fe 304粒子;
(2)按每51~95mL添加0.8-0.9g的比例，將步驟(1)納米Fe304粒子分散于乙醇水溶液中，乙醇水溶液是按體積比50:1~50:7的比例將乙醇和水混合制得，超聲波處理30~60min，然后加入25 ￥七％氨水溶液1.7-2.0 ml，在攪拌過(guò)程中加入1~1.2ml正硅酸乙酯，在50~60°C下持續(xù)攪拌4~6h，將得到的Fe304@Si02納米顆粒用磁鐵進(jìn)行分離，并用乙醇和去離子水依次洗滌，在50~60°C真空中干燥10~12h ;
(3)按lg添加35~50ml甲苯的比例，將步驟(2)的Fe304@Si0^米顆粒溶于甲苯溶液中，超聲波處理30~60min，制得懸浮液，然后按每0.4-0.6g添加35~50ml懸浮液的比例，將2- (4-氯磺酰苯基)乙基三甲氧基硅烷加入懸浮液中，在室溫下攪拌20~24h，并隨后將這個(gè)懸浮液轉(zhuǎn)入lmol/L的硫酸溶液中處理2~3h，將得到的Fe304@Si02-S03H的納米顆粒用磁鐵進(jìn)行分離，并用甲苯，乙醇和去離子水依次洗滌，即得到磺酸基改性超順磁Fe304納米微粒Fe304iSi02-S03Ho
[0004]所述磺酸基改性超順磁Fe304納米微粒Fe 304iSi02-S03H是以超順磁四氧化三鐵為核，以二氧化硅為殼，以2-(4-氯磺酰苯基)乙基三甲氧基硅烷(CSPETS)為改性試劑，在核殼結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改性連接上磺酸基。
[0005]本發(fā)明另一目的是將上述磺酸基改性超順磁納米材料應(yīng)用在處理污水中重金屬中，使用時(shí)先調(diào)節(jié)污水的pH值為3~6，按每100mL待處理廢水添加50~80mg磺酸基改性超順磁納米材料的比例，在廢水中加入磺酸基改性超順磁納米材料處理2~4h，即得處理后廢水。
[0006]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明所述吸附劑具有超順磁性，易磁分離，比表面積大等優(yōu)點(diǎn)；
(2)本發(fā)明所述吸附劑可以用于處理污水中重金屬中的鋅，其吸附率高，可重復(fù)使用；
(3)本發(fā)明所制備的用于處理污水中重金屬中的鋅的吸附劑制備成本低，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，制備條件要求低。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。
[0008]實(shí)施例1:本磺酸基改性超順磁納米材料的制備方法如下:
(1)將0.006 mol的FeCl3.6Η20、0.049 mol的醋酸鈉和0.005mol的檸檬酸鈉溶解于58ml的乙二醇中，然后攪拌lh，加入反應(yīng)釜中加熱至200°C保持10h ;獲得的Fe304納米微粒用磁選分離并用去離子水重復(fù)洗滌后得到納米Fe304粒子；
(2)按每51mL添加0.8g的比例，將步驟(1)納米Fe304粒子分散于乙醇水溶液中，乙醇水溶液是按體積比50:1的比例將乙醇和水混合制得，超聲波處理30min，然后加入25?七％氨水溶液1.7ml，在攪拌過(guò)程中加入1ml正硅酸乙酯，在50°C下持續(xù)攪拌6h，將得到的Fe304@Si02納米顆粒用磁鐵進(jìn)行分離，并用乙醇和去離子水依次洗滌3次，在50°C真空中干燥 10h ；
(3)按lg添加35ml甲苯的比例，將步驟(2)的Fe304@Si02納米顆粒溶于甲苯溶液中，超聲波處理30min，制得懸浮液，然后按每0.4g添加35ml懸浮液的比例，將2- (4-氯磺酰苯基)乙基三甲氧基硅烷加入懸浮液中，在室溫下攪拌20h，并隨后將這個(gè)懸浮液倒入lmol/L的硫酸溶液中處理2h，將得到的Fe304@Si02-S03H的納米顆粒用磁鐵進(jìn)行分離，并用甲苯，乙醇和去離子水依次洗滌，即得到磺酸基改性超順磁Fe304納米微粒Fe 304@Si02_S03H。
[0009]上述磺酸基改性超順磁納米材料應(yīng)用在處理污水中重金屬中，廢水中銅的含量分別為100mg/L，使用時(shí)先調(diào)節(jié)污水的pH值為3，按每100mL待處理廢水添加50mg磺酸基改性超順磁納米材料的比例，在廢水中加入磺酸基改性超順磁納米材料處理4h，即得處理后廢水，銅的吸附效率為83%。
[0010]實(shí)施例2:本磺酸基改性超順磁納米材料的制備方法如下:
(1)將0.0061 mol的FeCl3.6H20、0.05 mol的醋酸鈉和0.0053mol的檸檬酸鈉溶解于59ml的乙二醇中，然后攪拌1.5h，加入反應(yīng)釜中加熱至195°C保持llh ;獲得的Fe304納米微粒用磁選分離并用去離子水重復(fù)洗滌后得到納米Fe304粒子；
(2)按每65mL添加0.85g的比例，將步驟(1)納米Fe304粒子分散于乙醇水溶液中，乙醇水溶液是按體積比50:4的比例將乙醇和水混合制得，超聲波處理40min，然后加入25?七％氨水溶液1.8ml，在攪拌過(guò)程中加入1.lml正硅酸乙酯，在55°C下持續(xù)攪拌5h，將得到的Fe304@Si02納米顆粒用磁鐵進(jìn)行分離，并用乙醇和去離子水依次洗滌3次，在55°C真空中干燥llh;
(3)按lg添加40ml甲苯的比例，將步驟(2)的Fe304@Si02納米顆粒溶于甲苯溶液中，超聲波處理40min，制得懸浮液，然后按每0.5g添加40ml懸浮液的比例，將2- (4-氯磺酰苯基)乙基三甲氧基硅烷加入懸浮液中，在室溫下攪拌22h，并隨后將這個(gè)懸浮液倒入lmol/L的硫酸溶液中處理2.5h，將得到的Fe304@Si02-S03H的納米顆粒用磁鐵進(jìn)行分離，并用甲苯，乙醇和去離子水依次洗滌，即得到磺酸基改性超順磁Fe304納米微粒Fe 304@Si02_S03H。
[0011 ] 上述磺酸基改性超順磁納米材料應(yīng)用在處理污水中重金屬中