[發(fā)明專利]鐵氧化物磁性復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510081838.2
• 申請(qǐng)日: 2015-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN104689783B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張長;于志剛;王鳳華;曾光明;胡亮;劉俊鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/06
• 分類號(hào): B01J20/06;B01J20/30;B01J20/28;C01G49/06;C01G49/08;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁性材料的制備和應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種鐵氧化物磁性復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化的迅猛發(fā)展，進(jìn)入環(huán)境中的重金屬含量逐漸增加。由于重金屬的生態(tài)毒性、不可降解性等特點(diǎn)，使得環(huán)境中重金屬的處理比較困難。另外，重金屬在環(huán)境介質(zhì)，如水體，土壤，能進(jìn)行蓄積，超過環(huán)境容量會(huì)帶來一些不良的環(huán)境影響。更為嚴(yán)重的是，重金屬能通過生態(tài)食物鏈最終進(jìn)入人體，會(huì)導(dǎo)致生理上的疾病，危害人類健康。

因此，重金屬廢水處理的關(guān)鍵在于將重金屬從水溶液中分離出來，即把重金屬先固定下來，然后將固定的部分分離出水相，最終達(dá)到去除重金屬的目的。傳統(tǒng)的處理方法，如絮凝、沉淀，在一定程度上能將重金屬固定下來。但是隨著外界環(huán)境條件，如pH，離子強(qiáng)度等的變化，被固定下來的重金屬含量會(huì)發(fā)生變化，而且被固定下來的重金屬也會(huì)重新進(jìn)入環(huán)境，降低處理效率。隨著一些新型吸附劑的合成，重金屬的處理成為熱點(diǎn)，吸附已成為去除污染物的重要手段。具有高吸附容量的活性炭、沸石、羥基磷灰石等吸附劑已被廣泛地研究并應(yīng)用于環(huán)境污染物的處理；但吸附處理后，這些吸附劑難于分離回收，或者回收繁瑣。如今，納米材料也因其粒徑太小而難于回收，難以推廣于實(shí)地修復(fù)處理。

磁性材料由于其自身優(yōu)越的特點(diǎn)而被廣泛用于處理環(huán)境污染物的研究。鐵氧化物在環(huán)境中存在較豐富，如在沉積物中能結(jié)合重金屬而降低其生物可利用性。基于其本身具有的磁性特點(diǎn)，所以鐵氧化物作為吸附劑處理重金屬以及再回收是比較有前景的。近來許多研究者致力于鐵氧化物的合成和應(yīng)用，特別是鐵氧化物表面結(jié)構(gòu)的變化，而且鐵氧化物的應(yīng)用范圍較廣。例如，用硫醇基改性的超順磁Fe₃O₄用于吸附汞、銀、鉛和鎘；表面像花瓣?duì)畹摩?Fe₂O₃吸附砷(五價(jià))和鉻(六價(jià))；具微孔的α-Fe₂O₃用于檢測甲醛；單分散的Fe₃O₄和γ-Fe₂O₃用于鋰離子電池的陽極材料，均取得了較好的效果。但這些合成的鐵氧化物的零點(diǎn)電位一般在7.0～8.5之間，在酸性條件下去除污染物，尤其是陽離子重金屬的效果較差。

鐵氧化物的合成，一般都需要加入模板。模板分為兩類：一類是硬模板，如二氧化硅、高分子聚合物以及金屬氧化物；另一類為軟模板，如乳液滴、膠團(tuán)或氣泡等。通過熱處理，得到鐵氧化物，其表面會(huì)形成多孔而具有較大比表面積的結(jié)構(gòu)，從而吸附容量得到提高。但其合成過程太過繁瑣，且耗時(shí)較長；此外，F(xiàn)e₃O₄的合成過程還要通入氮?dú)夥乐惯^度氧化。如何簡化合成方法而又不降低鐵氧化物的吸附性能是目前所研究的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種重金屬吸附能力強(qiáng)、制備成本低、且環(huán)保可再生回收利用的鐵氧化物磁性復(fù)合材料。另外，還提供一種工藝簡單、周期短、原料廉價(jià)的鐵氧化物磁性復(fù)合材料的制備方法以及該鐵氧化物磁性復(fù)合材料在重金屬廢水處理中的應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種鐵氧化物磁性復(fù)合材料，包括α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃和Fe₃O₄；所述鐵氧化物磁性復(fù)合材料是由四水合氯化亞鐵和十二烷基硫酸鈉(SDS)在過氧化氫的作用下經(jīng)100～700℃焙燒制備得到。

作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種鐵氧化物磁性復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：先將四水合氯化亞鐵和十二烷基硫酸鈉(SDS)混合溶解，在加入過氧化氫，混合搖勻，得到混合物；

S2：將上述步驟S1制備得到的混合物進(jìn)行恒溫焙燒，得到鐵氧化物磁性復(fù)合材料。

進(jìn)一步的，所述步驟S1中，所述四水合氯化亞鐵、十二烷基硫酸鈉和過氧化氫的摩爾比為5～12∶1∶2～3.2。

進(jìn)一步的，所述步驟S2中，所述恒溫焙燒的溫度為100～700℃。更優(yōu)選的，所述恒溫焙燒的溫度為200～500℃。

進(jìn)一步的，所述步驟S2中，所述恒溫焙燒的時(shí)間為2～6h。