一种用于含铬污水处理的纳米复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种用于含铬污水处理的纳米复合材料 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代社会经济和科技的高速发展，水体污染日益成为威胁和制约人群健康和 发展的重要因素。目前国内外对含重金属污水处理的方法主要有氧化还原法、滤膜法、吸附 分离、微生物综合治理等物理化学方法。其中吸附法以成本少，操作简单而广泛应用。吸附 法主要是利用吸附剂较大的比表面积、较高的表面能以及对污染物有较强的吸附能力，从 而达到去除的目的。其优点在于吸附剂与吸附质之间的吸附反应具有速度快、效率高、适应 性强和易操作等。因此，开发具有大的比表面积、高活性表面位点和快速吸附速率的纳米材 料成为吸附法污水处理的新兴技术，已引起广泛关注。
[0003] 复合型吸附材料通常是指将两种或两种以上的不同材料通过某种方法途径复合 而形成的一种具有吸附功能的新型材料。这种复合型吸附材料对某些特定离子或分子具有 选择性亲和作用，得到的复合材料拥有单一材料所不具备的优异性能，成为现代吸附与分 离技术不可或缺的重要组成部分之一。
[0004] 导电聚合物/无机复合型材料是将有机相导电聚合物和无机相材料以某种方式 结合起来而形成的新型材料。它整合了导电聚合物和无机材料的性能，使复合型材料呈现 出一种协同效应，大大提髙和改善复合材料的吸附性能，亲水性能，热稳定和化学稳定性， 机械和结构性能等，这些优异的性能是单一材料所不具有的。Ahmad等合成一种新型的聚 苯胺/氧化铁纳米复合材料吸附剂，研宄发现，在测试温度范围内，该复合材料对酰胺黑吸 附动力学模型复合拟二级动力学方程。Nan等研宄了 ZnLaatl2Fe198O4A3Py对污水中甲基橙 (MO)的吸附活性。研宄表明，具有核-壳结构的该复合材料对于MO的最大吸附量为76. 34mg g_\实验数据符合Langmuir模型下的单层吸附。但从大量的文献看出，导电聚合物/磁性 纳米材料的研宄还处于特定形貌复合材料的合成研宄阶段，对于在污水处理应用方面的研 宄报道非常有限。正是由于聚合物/无机复合材料独特的结构，优越的性能和和潜在的应 用前景，引起了研宄者们广泛的兴趣，正在成为材料科学研宄领域的热点之一。
[0005] 纳米铁氧体作为一种新型吸附剂越来越受到国内外学者的关注。它不但具备了 纳米材料比表面积大、反应活性高，且具有效果优、成本低、可以利用磁分离的优点。这使 得重金属的回收利用得以简单实现，杜绝了二次污染等问题，使得这种优异吸附剂的研宄 更加引人瞩目。Chowdhury等研宄了混合a -Fe2O3-Fe3O4纳米粒子作为吸附剂对Cr ( VI) 的去除率。研宄表明，吸附能力的提高随反应温度的升高和自由能的降低而增加，将混合 a -Fe2O3-Fe3O4纳米粒子吸附除去Cr ( VI)的机制假定为两者之间的静电引力和不同价态 铬之间的氧化还原的结果。
[0006] 因此，通过利用制备的聚吡咯/四氧化三铁/氯化银纳米复合材料去除废水中常 见Cr6+离子，为今后重金属污染的去除研宄提供参考，并发展一种具有开发潜力的新型纳 米修复材料。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种用于含铬污水处理的纳米复合材料及其制备方法。
[0008] 本发明采用如下技术方案：
[0009] 本发明的用于含铬污水处理的纳米复合材料是聚吡咯（PPy)/四氧化三铁/氯化 银纳米复合材料。
[0010] 本发明的用于含铬污水处理的纳米复合材料的制备方法是以吡咯单体为基体，纳 米四氧化三铁粒子为填料，同时引入少量银离子，以三氯化铁为原料和氧化剂，在超声条件 下氧化聚合而得聚吡咯/四氧化三铁/氯化银纳米复合材料。
[0011] 本发明的用于含铬污水处理的纳米复合材料的制备方法的具体步骤如下：
[0012] 先将Fe3O4、无水乙醇和十二烷基磺酸钠于室温下超声分散Ih ;在冰水浴下继续超 声反应15~30min，Fe3O4与无水乙醇的重量体积比为0. 2:5-15g/mL，Fe 304与十二烷基磺 酸钠的重量比为100:1-3 ;然后往混合溶液中加入吡咯单体超声分散5-10min，吡咯单体与 Fe3O4的体积重量比为1-2: l-2mL/g，接着再加入AgNO 3溶液，AgNO 3与吡咯的重量体积比是 1-5:100g/mL，再往混合溶液中缓慢滴加 FeCl3溶液，FeCl 3与吡咯的摩尔比是2. 33-1: 1，继 续反应2h，于室温下搅拌反应4~6h，最后洗涤过滤，用蒸馏水和无水乙醇洗涤，在50°C下 真空干燥24h得目标产物。
[0013] 优选：Fe3O4与无水乙醇的重量体积比为0. 2:10g/mL。
[0014] 优选：Fe3O4与十二烷基磺酸钠的重量比为100:1。
[0015] 优选：啦咯单体与Fe3O4的体积重量比为2: lmL/g。
[0016] 优选：AgNOg吡咯的重量体积比是3:100g/mL。
[0017] 优选：FeCl3与吡咯的摩尔比是2. 33:1。
[0018] 本发明的积极效果如下：
[0019] 本发明以吡咯单体为基体，纳米四氧化三铁粒子为填料，以三氯化铁为原料和氧 化剂，在超声条件下氧化聚合而得聚吡咯/四氧化三铁/氯化银纳米复合材料。本发明所 制备的聚吡咯/四氧化三铁/氯化银纳米复合材料对不同浓度出〇〇~l〇〇〇mg/L)的含铬 污水在30min的吸附率都超过99%。在对lg/L的含铬污水处理研宄发现，30min后吸附率 超过99 %，最大吸附量为99. 95mg/g。
[0020] 本发明合成工艺简单，操作方便，反应条件温和，对含铬污水吸附效率高，作为磁 性复合材料又可二次利用，具有良好的工业化生产前景。
【附图说明】
[0021] 图1是不同材料的XRD图。
[0022] 图2是不同材料的SEM照片；
[0023] 其中，a-PPy、b-Fe304、c-AgCl、d-PPy/Fe30 4/AgCl 复合材料。
[0024] 图3是PPy/Fe304/AgCl复合材料的TEM照片。
[0025] 图4是PPy/Fe304/AgCl复合材料的能谱图。
【具体实施方式】
[0026] 下面的实施例是对本发明的进