[發明專利]一種磁性納米吸附劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201510569805.2
• 申請日: 2015-09-10
• 公開（公告）號: CN105195105A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 邵路;郭靖;王振興
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學宜興環保研究院
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 宜興市天宇知識產權事務所(普通合伙) 32208
• 代理人: 周舟

技術領域

本發明涉及廢水處理領域，具體而言，涉及一種可吸附有機染料的磁性納米吸附材料及其制備方法。

背景技術

印染、造紙、紡織等行業每年消耗大量的有機染料，排放大量的染料廢水。這些染料分子及其中間體具有極高的水溶性和一定的毒性，溶解于水體中之后會對自然環境和人類健康造成極大危害。因而，對染料廢水進行凈化處理是十分必要的。多巴胺可以在有氧條件下自聚合形成聚多巴胺，形成的聚多巴胺能夠牢固地結合在固體材料表面，并能夠結合并吸附部分的染料分子。利用多巴胺的這些特性，將其與磁性的納米四氧化三鐵復合，制備出具有一定染料吸附性能的磁性吸附劑。制備方法簡單，反應條件溫和。然而，聚多巴胺類的物質在堿性溶液中的穩定性差，同時其在吸附染料分子后難以脫附再生，因而實際應用受到了限制。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種對陰離子型染料的高吸附能力，極好的耐堿穩定性、可再生能力及對陰離子型物質的選擇吸附能力的磁性納米吸附劑及其制備方法。

為實現本發明目的，提供了以下技術方案：一種磁性納米吸附劑，其特征在于所述磁性納米吸附劑包括載體以及載體表面的吸附層，載體為四氧化三鐵，吸附層為聚乙烯亞胺和聚多巴胺的交聯結構，所述多巴胺的自聚合對載體表面的結合作用產生聚多巴胺以及聚乙烯亞胺對聚多巴胺的交聯作用，形成了具有復合結構的磁性納米吸附劑。

為實現本發明目的，另提供一種磁性納米吸附材料制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）通過共沉淀法制備磁性納米四氧化三鐵；

（2）將四氧化三鐵、多巴胺和聚乙烯亞胺加入到緩沖溶液中，攪拌反應12~48h，之后清洗、干燥得到磁性納米吸附劑；

加入的緩沖溶液體積為200ml，四氧化三鐵的質量為0.2g，多巴胺的質量為0.4g；

聚乙烯亞胺的分子量為600gmol^-1、1800gmol^-1或10000gmol^-1；

聚乙烯亞胺的加入量為0.2g~1.2g；

所述緩沖溶液為Tris-HCl緩沖溶液。

作為優選，Tris-HCl緩沖溶液為三羥甲基氨基甲烷（Tris）的水溶液，與配制的29.4ml0.1molL^-1鹽酸（HCl）混合后，加入去離子水至200ml，配制而成。

作為優選，多巴胺和聚乙烯亞胺為同時加入。

作為本發明另一目的，提供一種磁性納米吸附劑用于染料廢水凈化處理的應用。

作為本發明另一目的，提供一種磁性納米吸附劑在選擇性吸附溶液中陰離子型物質的應用。

本發明有益效果：本發明所制備的磁性納米吸附劑對陰離子型染料具有優秀的吸附效果，同時兼具較高的耐堿性和循環再生能力。同時，本發明所制備的磁性納米吸附劑能夠選擇性地吸附混合溶液中的陰離子組分。

附圖說明

圖1為實施例1制備的磁性納米吸附劑的透射電鏡照片。

圖2為實施例1制備的磁性納米吸附劑在強堿性溶液中浸泡前后的熱重分析結果。

圖3為實施例1制備的磁性納米吸附劑在10次吸附-脫附循環中的吸附效果。

具體實施方式

一種磁性納米吸附劑，所述磁性納米吸附劑包括載體以及載體表面的吸附層，載體為四氧化三鐵，吸附層為聚乙烯亞胺和聚多巴胺的交聯結構，所述多巴胺的自聚合對載體表面的結合作用產生聚多巴胺以及聚乙烯亞胺對聚多巴胺的交聯作用，形成了具有復合結構的磁性納米吸附劑。

實施例1：制備磁性納米吸附材料的具體方法

（1）稱取13.5g六水合三氯化鐵和6.95g七水合硫酸亞鐵加入到100ml去離子水中，在恒定速率的機械攪拌下溶解，整個過程中通入氮氣保護，加熱至80^oC。

（2）在充分溶解后，向溶液中滴加濃氨水20ml，滴加完成后繼續在80^oC下加熱反應3h。

（3）反應結束后，通過永磁鐵吸引使制備的磁性納米四氧化三鐵與液體分離。之后分別用去離子水和無水乙醇清洗3次。清洗過程中，納米四氧化三鐵通過永磁鐵吸引與液體分離，之后在50^oC下干燥24h。

（4）量取100ml0.1mol/L三羥甲基氨基甲烷（Tris）的水溶液，與配制的29.4ml0.1molL^-1鹽酸（HCl）混合后，加入去離子水至200ml，配制成200mlpH8.5的Tris-HCl緩沖溶液。