[發(fā)明專利]Fe3O4/Ag磁性核殼納米材料處理含鉛廢水的新工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210237504.6
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN102716721A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣彩云
• 申請（專利權(quán)）人: 蔣彩云
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，采用磁性納米材料作為固定化載體，以天然有機物沒食子酸作為活性成分，借助于Ag離子的還原過程，將沒食子酸修飾到磁性納米材料的表面，吸附廢水中的重金屬鉛離子。適用于處理含有鉛離子的廢水。

背景技術(shù)

我國是世界第三大礦業(yè)大國，現(xiàn)有各類礦山4000多個，礦產(chǎn)資源的開采、冶煉和加工對生態(tài)和環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞和污染。據(jù)估計我國直接污染的土壤面積至少有200萬公頃以上，海洋等水資源污染更加惡劣，加之其它行業(yè)的重金屬排放，我國的重金屬污染已經(jīng)到了嚴(yán)重影響人們身體健康和環(huán)境安全的程度。鉛對全身各系統(tǒng)和器官均有毒性作用。它可抑制體內(nèi)血紅素合成過程中的許多酶，并使中樞神經(jīng)系統(tǒng)受到嚴(yán)重的損害，還會對神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、酶系統(tǒng)等產(chǎn)生毒性作用。兒童、妊娠婦女和老年人是最易感的基本人群。在當(dāng)今眾多危害人體健康和兒童智力的“罪魁”中，鉛是危害不小的一位。鉛污染最可怕的危害在于其一旦進入水體或土壤，就難以去除甚至造成永久性污染，可能造成對未來幾代人的影響。環(huán)境中的鉛不僅可以通過飼料、飲水等途徑進入動物體內(nèi)，從而殘留于牛奶、肌肉等動物性食品中，還會通過水、空氣等傳播介質(zhì)殘留于蔬菜、水果等植物性食品中。同時每年由于耕地、土壤和水資源的污染導(dǎo)致的糧食污染有千萬噸以上，造成了嚴(yán)重的食品安全問題。

近年來，對磁性納米顆粒的研究在各個學(xué)科領(lǐng)域都引起了人們的廣泛興趣，因為它具有諸多不同于普通體相材料的特殊磁性質(zhì)，例如，超順磁性、高矯頑力、低居里溫度等，這主要是因為小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)決定的。Fe₃O₄是非常重要的磁性材料，因為它制備容易且磁性優(yōu)異，在很多領(lǐng)域都能得到良好的應(yīng)用。由于磁性納米顆粒尺寸很小，因此具有很高的表面能，往往容易團聚使顆粒的尺寸增大，影響自身的磁性質(zhì)。同時由于表面效應(yīng)的影響，表面原子數(shù)增多，使納米顆粒具有很高的化學(xué)活性，在空氣中容易氧化，導(dǎo)致其磁性降低。所以，在合成磁性納米顆粒的過程中或者合成之后，需要對顆粒進行保護，避免團聚或氧化。通常使用的方法是包埋法，即通過形成殼核結(jié)構(gòu)對磁性納米顆粒進行保護。這不僅防止了磁性納米顆粒的氧化和團聚，而且為磁性納米顆粒的進一步功能化提供了可能。

沒食子酸是一種天然多酚類化合物，和重金屬具有很強的絡(luò)合作用。通過沒食子酸還原Ag離子的過程，將沒食子酸的羥基基團引入到磁性納米材料的表面，通過沒食子酸吸附重金屬鉛，同時利用磁分離的特性實現(xiàn)鉛的分離。將該方法用于廢水中鉛離子的處理具有良好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

1、發(fā)明目的

本發(fā)明的目的在于制備一種Fe₃O₄/Ag磁性核殼納米材料，以此材料吸附處理含有重金屬鉛的廢水。所述磁性納米材料對鉛具有吸附率高，吸附后利用外加磁場迅速分離，脫附簡便，可以有效縮短吸附后的固液分離時間。

2、技術(shù)方案

本發(fā)明的目的在于制備一種Fe₃O₄/Ag磁性核殼納米材料，并以此材料吸附處理含有重金屬鉛的廢水。主要技術(shù)方案如下：

Fe₃O₄/Ag磁性納米材料的制備：稱2.72g的FeCl₃·6H₂O和1.87g?FeSO₄·7H₂O，溶解到稀鹽酸溶液中，攪拌使溶解均勻，過程中保持氮氣通入防止氧化。于25℃加入100ml0.5mol/L的氨水進行水解，20分鐘后將溶液升溫保持在80℃晶化1小時。利用外加磁場將反應(yīng)所得到的Fe₃O₄納米顆粒分離。將Fe₃O₄納米顆粒用去離子水稀釋，加入0.02mol/L的氨水，調(diào)節(jié)pH＝8，加入0.01mol/L?AgNO₃攪拌均勻，保持30℃的反應(yīng)溫度，加入0.01mol/L的沒食子酸溶液反應(yīng)30分鐘。反應(yīng)結(jié)束后用磁鐵吸附下溶液中的顆粒，進行水洗。制得的產(chǎn)物用外加磁場分離。

Fe₃0₄/Ag磁性納米材料處理含鉛廢水：用硝酸鉛配置20mg/L的模擬廢水溶液，取50ml模擬廢水溶液，pH＝4.5-12，向其中加入40mg磁性納米材料，維持溶液溫度30℃，攪拌45min后，用磁鐵將納米材料吸附下來。