專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高效去除磷酸根、硝酸根的磁性納米材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備一種既可去除磷酸根離子，又可去除硝酸根離子的磁性納米吸附材料，屬于廢水處理劑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水體中氮、磷含量過(guò)多，水質(zhì)易富營(yíng)養(yǎng)化，會(huì)導(dǎo)致有害海藻過(guò)量繁殖，危害環(huán)境安全。為此，世界各國(guó)都出臺(tái)了嚴(yán)格限制水體中氮、磷含量的標(biāo)準(zhǔn)。硝酸根離子、磷酸根離子是水體中主要的氮、磷存在形式，開(kāi)發(fā)高效、廉價(jià)、穩(wěn)定的廢水處理劑意義重大。目前去除磷酸根和硝酸根的方法主要有化學(xué)法、生物法和吸附法?；瘜W(xué)法需向水體中添加化學(xué)試劑，如加入鐵鹽促使磷酸根沉淀、加入零價(jià)的Fe、Mg還原硝酸根離子等，這極易造成二次污染，并且難以徹底消除污染。生物法消除磷氮周期長(zhǎng)，工藝流程復(fù)雜、運(yùn)行操作嚴(yán)格，且消除效率受水溫、PH值影響很大。吸附法以其運(yùn)行管理方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，已成為環(huán)境工程中廣泛采用的磷酸根硝酸根離子去除技術(shù)。目前吸附法常用去除材料有粉煤灰、粘土等，如蔣麗等人研究發(fā)現(xiàn)粉煤灰陶粒材料對(duì)水體中磷酸根離子的最大吸附量可達(dá)O. 8 mg /g (蔣麗等，環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31 (7) :1413_1420);李小建等人利用環(huán)氧氯丙烷等對(duì)工業(yè)廢渣糠醛渣進(jìn)行改性，發(fā)現(xiàn)改性后的糠醛渣對(duì)硝酸根離子的最大吸附量約為16 mg /g (李小建等，環(huán)境科技，2011，24 (2) :20_24)。報(bào)道表明這些材料吸附量偏小，而且只能單獨(dú)去除磷酸根或硝酸根。對(duì)于既能去除磷酸根又能去除硝酸根的吸附材料也有報(bào)道，如寧平等人制備的基于稀土的吸附劑可吸附去除水體中的磷酸根和硝酸根，對(duì)氮的吸附量為15-20 mg/g，對(duì)磷的吸附量為22-25 mg/g(昆明理工大學(xué).一種污水脫氮除磷稀土吸附劑的制備方法中國(guó)，CN 1803274A [P]. 2005- 12- 06);張愛(ài)勤等人制備的黏土基復(fù)合吸附劑可吸附去除水體中的磷酸根和硝酸根(中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所.黏土基復(fù)合吸附劑及其制備方法中國(guó)，CN 101455955A [P], 2009-06-17)等，這些吸附劑吸附處理廢水后，通常采取過(guò)濾、離心等常規(guī)分離手段，固液分離較復(fù)雜。吸附劑對(duì)污染物是起富集而非降解作用，達(dá)到吸附飽和后如果不能快速?gòu)氐椎貜谋惶幚硪悍蛛x，會(huì)對(duì)被處理液造成二次污染。磁性吸附材料能迅速地在外加磁場(chǎng)的作用下被富集，從而得到有效分離和回收，并且操作簡(jiǎn)便。本發(fā)明涉及制備一種既可去除磷酸根又可去除硝酸根的磁性納米吸附材料未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可去除水體中磷酸根和硝酸根的磁性納米吸附劑的制備方法。本發(fā)明采取如下手段
(I)Fe3O4OZrO2分散于O. 7% 3. 5%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，常溫?cái)嚢杌旌?h，然后在外加磁場(chǎng)作用下固液沉淀分離，并經(jīng)洗滌、真空干燥至恒重，得到表面修飾改性的Fe3O4OZrO2中間產(chǎn)物。(2)表面修飾改性的Fe3O4OZrO2中間產(chǎn)物加入到O. 1%殼聚糖(CS)的醋酸溶中，F(xiàn)e3O4OZrO2 :CS = 1:1 (質(zhì)量比)，通過(guò)攪拌、超聲振蕩處理后形成膠狀體，再經(jīng)靜置、外加磁場(chǎng)作用，固液分離得到沉淀，再經(jīng)洗滌、真空干燥處理，得到磁性納米Fe3O4O Zr02/CS復(fù)合微球吸附材料。(3)表面修飾改性后的Fe3O4OZrO2中間產(chǎn)物加入到O. 1%殼聚糖(CS)的醋酸溶液中分散形成膠狀體，攪拌時(shí)間應(yīng)不少于I h，超聲波振蕩時(shí)間應(yīng)不少于15 min。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1. 制備的吸附材料形貌好，為較規(guī)則球形的核殼納米結(jié)構(gòu)，粒徑約為10 50 nm (如圖I所示);2.吸附容量大(對(duì)PO/—的吸附量高達(dá)31mg/g，對(duì)N03_吸附量高達(dá)lllmg/g，吸附等溫線如圖2、圖3所示)，因此少量的吸附材料就能去除大體積水體中的磷酸根和硝酸根，適用于大體積廢水的深度處理；3.制備條件溫和，工藝操作簡(jiǎn)便，并且吸附完畢后可借助外加磁場(chǎng)的作用，方便快捷地將吸附劑從被處理液分離和回收。


圖I為本發(fā)明產(chǎn)品Fe304@Zr02/CS磁性納米復(fù)合材料的透射電鏡(TEM)照片，為較規(guī)則球形的核殼納米結(jié)構(gòu)，粒徑約為10 50 nm。圖2為本發(fā)明產(chǎn)品Fe304@Zr02/CS磁性納米復(fù)合材料對(duì)磷酸根離子的吸附等溫線，數(shù)據(jù)符合Langmuir公式。圖3為本發(fā)明產(chǎn)品Fe304@Zr02/CS磁性納米復(fù)合材料為對(duì)硝酸根離子的吸附等溫線，數(shù)據(jù)符合Langmuir公式。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
在Fe3O4共存的條件下，以ZrOCl2為原料，在堿性條件下，可制得ZrO2包裹Fe3O4的磁性氧化錯(cuò)材料，即Fe3O4OZrO2。將2 g Fe3O4OZrO2分散于400 ml O. 7%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，調(diào)節(jié)pH=4. 0，室溫下將混和液置于三頸瓶中攪拌6 h，攪拌完畢后在外加磁場(chǎng)作用下將固體沉淀分離、洗滌，并于60°C真空干燥至恒重，得到表面修飾改性的Fe3O4OZrO2,將表面修飾改性的Fe3O4OZrO2加入到O. 1%殼聚糖(CS)的醋酸溶液中，表面修飾改性的Fe3O4O ZrO2 :殼聚糖=1 I (質(zhì)量比)，將混和液置于三頸瓶于室溫下攪拌I h，然后再超聲振蕩15 min，形成分散的膠狀體，靜置，在外加磁場(chǎng)作用下將析出的固體分離、洗滌，60°C真空干燥，即得到磁性納米Fe3O4O Zr02/CS復(fù)合微球吸附材料。實(shí)施例2
Fe3O4OZrO2的制備同實(shí)施例I。將2 g Fe3O4O ZrO2分散于400 ml 3. 5%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，調(diào)節(jié)PH=4. 0，室溫下將混和液置于三頸瓶中攪拌6 h，攪拌完畢后在外加磁場(chǎng)作用下將固體沉淀分離、洗滌，并于60°C真空干燥至恒重，得到表面修飾改性的Fe3O4OZrO2，將表面修飾改性的Fe3O4OZrO2加入到O. 1%殼聚糖(CS)的醋酸溶液中，表面修飾改性的Fe3O4O ZrO2 :殼聚糖=1 :1(質(zhì)量比)，將混和液置于三頸瓶于室溫下攪拌2 h，然后再超聲振蕩30 min，形成分散的膠狀體，靜置，在外加磁場(chǎng)作用下將析出固體分離、洗滌，60°C真空干燥，即得到磁性納米Fe3O4O Zr02 /CS復(fù)合微球吸附材料。
權(quán)利要求
1.一種高效去除磷酸根、硝酸根的磁性納米材料，其特征在于 (1)Fe3O4OZrO2分散于O. 7% 3. 5%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，室溫?cái)嚢杌旌?h，然后在外加磁場(chǎng)作用下固液沉淀分離，并經(jīng)洗滌、真空干燥至恒重，得到表面修飾改性的Fe3O4OZrO2中間產(chǎn)物； (2)將表面修飾改性的Fe3O4OZrO2加入到O.1%殼聚糖(CS)的醋酸溶液中，表面修飾改性的Fe3O4O ZrO2:殼聚糖=1 :1(質(zhì)量比)，通過(guò)攪拌、超聲振蕩處理后形成膠狀體，再經(jīng)靜置、外加磁場(chǎng)作用，固液分離得到沉淀，再經(jīng)洗滌、真空干燥處理，得到磁性納米Fe3O4O Zr02/CS復(fù)合微球吸附材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高效去除磷酸根、硝酸根的磁性納米材料的制備方法，其特征在于將表面修飾改性的Fe3O4OZrO2中間產(chǎn)物加入到O. 1%殼聚糖(CS)的醋酸溶液中分散形成膠狀體，攪拌時(shí)間應(yīng)不少于I h，超聲波振蕩時(shí)間應(yīng)不少于15 min。
全文摘要
一種高效去除磷酸根、硝酸根的磁性納米材料的制備方法，其制備方法在于將磁性氧化鋯，即Fe3O4@ZrO2分散于0.7%～3.5%的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，在常溫下反應(yīng)得到經(jīng)表面修飾改性的Fe3O4@ZrO2。將該中間產(chǎn)物加入到0.1%殼聚糖的醋酸溶液中，在常溫下攪拌混和1h，再經(jīng)超聲波處理15min后，靜置，在外加磁場(chǎng)作用下，固液分離得到沉淀，經(jīng)洗滌、真空干燥處理后得到磁性納米Fe3O4@ZrO2/CS復(fù)合微球吸附材料。該方法條件溫和，操作簡(jiǎn)便，所制備的吸附材料粒徑小，形貌整齊，磁性強(qiáng)，對(duì)含磷、氮水體表現(xiàn)出良好的吸附性能，在處理大體積含磷、氮廢水方面有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01J20/30GK102614840SQ20121010559
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者秦元成, 羅旭彪, 羅勝聯(lián), 蔣華麟, 陳素華, 陳萍華 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)