一种表面氨基化纳米四氧化三铁吸附剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种纳米四氧化Ξ铁吸附剂及其制备方法，特别是设及一种表面氨基 化纳米四氧化Ξ铁吸附剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来随着经济的高速发展和工业化进程的不断加速，水环境的污染问题日趋严 重。水中重金属离子的污染就是其中之一。目前重金属离子的来源主要有采矿、冶炼、电锻 等化工行业。重金属即使是在低浓度时也会对微生物产生明显的毒性，可W直接进入水体、 大气和±壤中，对自然环境、人体健康和各类生物的生存产生严重危害。因此，解决工业废 水中的重金属离子污染问题具有重要的意义。
[0003] 一般工业废水中的重金属离子浓度在500mg^左右，在较高浓度下，常采用电解 法来回收重金属，但是随着离子浓度的降低，电解法所耗的电能会逐渐升高，当离子浓度 在lOOmg/1W下时，电解将变得特别困难。因此，为了使处理后的重金属离子浓度更低，工 业上就用沉淀法来实现。但是当工业废水中含有化、Pb、Sn、Al等两性金属时，中和沉淀时 若抑值偏高，可能使得形成的氨氧化物沉淀有再溶解倾向，若废水中的抑值太高，需要用 酸中和处理后才能排放。如果W硫化物作为沉淀剂，一方面，硫化物沉淀剂本身在水中也会 残留，遇酸会生成硫化氨气体，形成二次污染；另一方面，硫化物沉淀物本身也是一种高毒 性的固体污染物。运些缺陷使得硫化物沉淀法并没有在工业上得到广泛的应用。
[0004] 目前，对水环境中重金属离子的治理中，磁性纳米吸附是近年来开发的新技术， 由于其具有传质速率高、固液接触好、工艺简单等优点，并且吸附剂在外加磁场作用下易 于分离，避免对水体的二次污染，因此近年来受到了广泛的关注和研究。
【发明内容】
阳0化]本发明的目的在于提供一种成本低廉的表面氨基化纳米四氧化Ξ铁吸附剂，该吸 附剂对重金属离子具有较好的吸附性，且在酸性条件下稳定性好。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种上述表面氨基化纳米四氧化Ξ铁吸附剂的制备 方法。
[0007] 本发明提供的表面氨基化纳米四氧化Ξ铁吸附剂的制备方法包括如下步骤： 阳00引 （1)将化化·他2〇和化化· 6&0溶于蒸馈水中，混合均匀，然后边揽拌边加入 化0H溶液，继续揽拌直至沉淀产生，分离沉淀，得到纳米化3〇4粒子；
[0009] 似将纳米化3〇4粒子加入到乙醇溶液中，超声处理后加入正娃酸乙醋（TE0S)，继 续超声处理；
[0010] (3)向上述混合液中逐滴加入畑3 ·&0,边揽拌边滴入，直至溶液的抑值为9~ 10,继续揽拌数小时；
[0011] (4)加入3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷（APTES)，揽拌数小时后，用蒸馈水洗涂沉淀，直 至滤液的抑值为中性，最后将沉淀烘干，得到表面氨基化纳米四氧化Ξ铁吸附剂。
[0012] 进一步地，步骤（1)中化Cl2· 4&0和化CI3· 6&0的的摩尔比为1 :1. 75~2,继 续揽拌的时间为0. 5~1小时。
[0013] 进一步地，步骤（2)中所述乙醇溶液由体积比为1 :3~5的蒸馈水和乙醇混合制 得，加入正娃酸乙醋前和加入正娃酸乙醋后的超声处理时间均为10~30分钟。
[0014] 更进一步地，步骤似中纳米化3〇4粒子与TE0S的摩尔比为1 :8~10。
[0015] 进一步地，步骤（3)中所述继续揽拌数小时是指2~3小时。
[0016] 进一步地，步骤（4)中3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷（ΑΡΤΕ巧与正娃酸乙醋灯E0巧的 体积比为1 :2. 3~5,揽拌时间为2~3小时，沉淀的烘干溫度为60°C~100°C。
[0017] 本发明还提供了由上述方法制得的表面氨基化纳米四氧化Ξ铁吸附剂，该吸附剂 的纳米四氧化Ξ铁被二氧化娃壳层包覆，形成核壳结构，APTES位于二氧化娃壳层表面。
[001引本发明W正娃酸乙醋为娃源，采用溶胶-凝胶法在纳米四氧化Ξ铁表面包覆Si02 壳层，再ΚΞ氨丙基Ξ乙氧基硅烷（ΑΡΤΕ巧偶联剂为修饰剂，所制得的表面氨基化纳米四 氧化Ξ铁吸附剂的纳米四氧化Ξ铁被二氧化娃壳层包覆，形成核壳结构，APTES修饰于二氧 化娃壳层表面上。二氧化娃壳层可W保护纳米四氧化Ξ铁在酸性条件下不易被溶解，APTES 可W吸附重金属离子。因此，本发明的表面氨基化纳米四氧化Ξ铁吸附剂具有易于磁分离、 对重金属离子较好的吸附性，且在酸性条件下稳定性好的优点。另外，本发明制备方法简 单、成本低廉。
【附图说明】
[0019] 图1是实施例1中制备的纳米四氧化Ξ铁粒子的ΤΕΜ图。
[0020] 图2是实施例2中制备的纳米四氧化Ξ铁粒子的ΤΕΜ图。
[0021] 图3是实施例1制得的表面氨基化纳米四氧化Ξ铁吸附剂的XRD衍射图。
[0022] 图4是实施例2制得的表面氨基化纳米四氧化Ξ铁吸附剂的XRD衍射图。
[002引图5是实施例1制得的表面氨基化纳米四氧化Ξ铁吸附剂的SEM图。
[0024] 图6是实施例2制得的表面氨基化纳米四氧化Ξ铁吸附剂的SEM图。
【具体实施方式】
[0025]W下结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的 保护范围。 阳0%] 实施例1
[0027] 本实施例提供的表面氨基化纳米四氧化Ξ铁吸附剂的制备方法包括如下步骤： 阳0測 （1)磁性纳米化化粒子的制备
[0029]将 1. 59gFeClz.4&0(0.OOSmol)和 3. 78gFeCls.6&0(0. 014mol)溶于 140血蒸 馈水中，混合均匀；在机械揽拌下，将20mL3. 5mol/L的化OH溶液加入到混合溶液中，继续揽 拌30分钟后，将沉淀磁分离，得到纳米Fe3〇4粒子；
[0030] 似表面氨基化纳米四氧化Ξ铁吸附剂的制备 阳03U 1)将制备的纳米化化粒子加入到由64血蒸馈水和200血乙醇混合制得的乙醇 溶液中，超声处理10分钟后，按纳米化3〇4粒子与TE0S的摩尔比为1 :8加入TE0S，继续超 声10分钟；
[0032] 2)在机械揽拌下，向上述混合液中逐滴加入畑3 ·&0,直至溶液的抑值为9,继续 揽拌2小时； 阳03引 3)按APTES与TE0S的体积比为1 :2. 3加入APTES，继续揽拌2小时后，用蒸馈水 洗涂沉淀，直至滤液的抑值为中性，