[发明专利]一种用于Pb2+分离的磁纳米固相萃取剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于Pb²⁺分离的磁纳米固相萃取剂的制备方法。用于从含重金属离子的废水中吸附重金属离子。

背景技术

诸多各国科研工作者开发的治理重金属离子废水的技术有：①化学沉淀法；②氧化还原法；③气浮法；④电解还原法；⑤吸附法（生物吸附、树脂吸附、物理吸附）；⑥蒸发和凝固法；⑦离子交换法；⑧溶剂萃取法；⑨液膜、超滤膜、反渗透、电渗析法⑩磁分离法、铁氧体法、纳米固体萃取剂法、磁纳米固体萃取剂法。其中离子交换法、膜分离等法的处理成本较高,易引起二次污染；化学沉淀法、吸附法等大多只能转移重金属离子存在的位置或是转移其物理和化学形态，而不能彻底去除重金属离子，而且吸附的是多种类的重金属离子，洗脱后得到的还是混合溶液，对特定重金属离子（特别是Pb²⁺）的回收再利用还是比较困难；采用常温铁氧体法处理重金属离子废水时，废水中的重金属离子类型对磁性产物的性质影响较大，重金属离子的半径越接近铁离子,所得磁性产物中金属的回收率、磁性产物的稳定性及其饱和磁化率越高，而其它重金属离子的吸附去除则受到限制；磁分离方法对接磁种的方法、磁种的选择及磁种回收等问题还有待研究改进；纳米粒子可以同时对好多种离子都有吸附能力，但使用的多数是无磁性的纳米粒子，这样无疑增加了重金属离子的回收的难度，并且大多采用氢键链接或直接包覆，从而使纳米萃取剂不稳定，耐酸碱性差，吸附量小，重复使用性差；虽然磁纳米粒子用于吸附重金属离子已有报道，但是这些吸附剂多是非特异性的，选择性较差，吸附量小，这不利于废水中特定重金属离子(特别是Pb²⁺)的资源化，而且磁纳米固相萃取剂的回收与活化再利用问题还处于不成熟阶段。

发明内容

针对现有技术上述方法中存在的缺陷，本发明公开一种用于Pb²⁺分离的磁纳米固相萃取剂的制备方法，不仅原料成本低廉、工艺简单，而且经济环保、易于实现工业化。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于Pb²⁺分离的磁纳米固相萃取剂的制备方法，以Fe₃O₄纳米颗粒为磁核，包裹上A修饰剂，在A修饰剂上链接B修饰剂，在B修饰剂上再链接C修饰剂；所述A修饰剂为正硅酸酯类，B修饰剂含氯功能化的硅氧偶联剂，C修饰剂含有基团，经洗涤、低温干燥后即得用于Pb²⁺分离的磁纳米固相萃取剂。

用于Pb²⁺分离的磁纳米固相萃取剂的制备方法，具体制备步骤如下：

A)以1-5gFe₃O₄纳米颗粒为磁核，乙醇和去离子水混合液为溶剂，乙醇和去离子水的体积比为4:1；加入25％的浓氨水，占总体积分数的5％；混合均匀后置于冷凝回流反应容器中恒温搅拌水浴加热升温至45℃，维持恒温后滴加A修饰剂，占总体积分数的1-5％；

B)体系稳定后加入B修饰剂，占总体积分数的1-5％；然后将反应器升温至60℃，待充分反应后，停止加热，使反应器自然冷却至室温；用去离子水、无水乙醇洗涤产物；

C)上述产物干燥后再次分散到乙醇溶剂或氯仿溶剂中，再加入C修饰剂，占Fe₃O₄纳米颗粒质量的10％-50％，混合均匀后置于反应容器中恒温搅拌水浴加热，40℃恒温搅拌12-24小时，用无水乙醇、水或氯仿、水洗涤，低温干燥后即得用于Pb²⁺分离的磁纳米固相萃取剂。

所述的四氧化三铁为纳米级颗粒或由其组成的团聚体，颗粒粒径小于5μm。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明生产成本低，设备和工艺简单，使得整个制备体系容易构建，便于工业化生产。

2、用于Pb²⁺分离的磁纳米固相萃取剂是软磁性或顺磁性颗粒，颗粒粒径小于5μm，从而可以快速分离饱和吸附的磁纳米固相萃取剂，以及快速分离解析后的磁纳米固相萃取。

3、本发明所制备的磁纳米吸附剂具有三层结构，这种结构提高了吸附的适用性。较Fe₃O₄纳米颗粒直接包裹上B修饰剂，B修饰剂再链接上C修饰剂合成的萃取剂与Fe₃O₄纳米颗粒直接包裹上C修饰剂合成的萃取剂具有较好的稳定性与抗酸碱能力，而且B修饰剂、C修饰剂的用量大大较少，从而提高了原子利用率。