[發明專利]一種含腐植酸磁性吸附材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110617837.0
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113351173A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 宿新泰;向宇佳;林璋;張麗娟;萬娟娟
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20;C02F101/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發明屬于吸附材料的技術領域，公開了一種含腐植酸磁性吸附材料及其制備方法與應用。所述方法：1)采用含鐵固廢和有機固廢作為含腐植酸磁性吸附材料前體；2)將含腐植酸磁性吸附材料前體進行焙燒，獲得磁性吸附材料；或者，3)將磁性吸附材料進行二次水合氧化，得到含腐植酸磁性吸附材料。本發明的方法簡單、成本低，所制備的吸附材料對重金屬離子、染料和抗生素具有較好的吸附性能，實現了以廢治廢。而且吸附材料磁特性優良、化學穩定性強和再生性能優異，滿足工業大范圍生產及推廣使用要求。本發明的吸附材料用于去除水體中重金屬離子、染料和/或抗生素。

技術領域

本發明屬于水處理以及吸附材料的技術領域，具體涉及一種含腐植酸磁性吸附材料及其制備方法與應用。

背景技術

水資源作為生態環境的重要組成部分，不僅是人類維持生命和生活的核心資源，而且是生物地球化學循環的數據庫。然而，隨著社會的發展，環境污染問題日益嚴重，尤其是水體污染問題已成為不容忽視且亟需解決的一大難題。目前，常見的水體污染物主要包括重金屬離子、染料和抗生素等污染物。其中，重金屬離子由于其具有持久性、擴散性、累積性和潛伏性等特點，嚴重威脅著人類的健康和生存環境，重金屬離子成為一類亟需處理的水體污染物。染料由于其具有色度高、水溶性強、可生化性差、成分復雜以及潛在的毒性等特點，嚴重破壞了水體景觀欣賞價值和水體生態環境以及危害著人類健康，染料廢水是全球最嚴重且最顯眼的水污染問題之一。環境中的抗生素可誘導微生物產生抗性基因，抗性基因也會在同類細菌中傳播，這些耐藥細菌進入水體后會對人體和生態環境產生嚴重的危害。因此，如何高效處理水體中重金屬離子、染料和抗生素成為科學界廣泛研究的課題之一。

目前，常見對重金屬離子、染料和抗生素的處理方法有：吸附法、膜過濾法、化學氧化法、光催化法和生物修復法等。然而，以上大部分方法具有處理成本高、處理過程復雜且處理條件嚴苛等缺點。相比之下，吸附法具有低成本、低毒性、環境友好、操作簡單和去除效率高等特點。此外，還可以通過設計材料的方式增強材料對重金屬離子、染料和抗生素的吸附性能以及選擇吸附性，從而實現高效分離和回收重金屬離子、染料和抗生素的目標。因此，吸附法被認為是最有前景的廢水處理技術之一；開展吸附法和吸附劑的設計等研究工作具有重要的科學研究價值和實用價值。

目前，根據吸附劑的來源和原料大致可分為：天然礦物材料、碳材料、天然有機材料、生物類材料和人工合成材料。其中，人工合成材料具有大量用于吸附和可修飾反應的活性功能基團，且其功能基團可根據特定需求進行設計。相比較于其他材料，人工合成材料具有較高的吸附能力、較好的使用經濟性、非洗脫條件下幾乎零解吸等特點。然而，傳統的吸附劑往往會遇到回收困難的問題。如今，表面功能化磁性納米材料由于表面積大、穩定性高、混凝性弱和可重復使用性強，已成為一種具有潛在應用于水體處理的吸附劑。其中，磁性Fe₃O₄納米粒子及其在水體處理中的應用，由于其具有動態形貌、理想尺寸、超分子質量等特點，已成為一種新興的研究方向。但納米粒子容易聚集的特性限制了其在環境保護方面的應用。通過在Fe₃O₄納米粒子表面負載官能團可有效解決這一問題，同時，還能為材料功能修飾和加工提供豐富的活性位點，顯著提高其吸附性能。Wang等(ACS applied materialsinterfaces,2012,4(12):6891-6900.)使用簡單共沉淀法制備了一種腐植酸包覆的Fe₃O₄磁性納米顆粒，作為放射性核素Eu(III)具有優異的吸附性能、良好的重復循環能力和高穩定性。然而，對Fe₃O₄納米粒子的表面改性涂層，在其表面自發生長官能團的方法，目前還未進行報道。

發明內容