[发明专利]一种室温快速吸附和高效脱附亚甲基蓝的方法

说明书

技术领域：

本发明属于纳米材料的应用技术领域，具体涉及了在硼氢化钠作用下利用一种负载四氧化三铁的硒化钴磁性纳米复合材料具有快速吸附和高效脱附亚甲基蓝染料的性质实现污水净化、染料和吸附剂回收以及重复使用的目的。 

背景技术：

亚甲基蓝在工业上常用于印染棉麻、纸张、皮革、制造色淀和墨水等，用量很大且排放的废水多。亚甲基蓝在自然条件下很难降解，是染料黑液类难降解有机污染物的典型代表之一。目前用以去除溶液中亚甲基蓝的方法主要是吸附法和光催化法。 

英国《晶体工程通讯》(CrystEngComm.，2011年，10卷，第1039-1042页)报道了用溶剂热的方法合成了硒化钴纳米材料，并且研究了它在溶液中吸附亚甲基蓝的性质。荷兰《应用表面科学》(Applied Surface Science，2012年，258卷，第7299-7305页)报道了负载矾的二氧化钛纳米材料对亚甲基蓝具有高的吸附容量，并且研究了矾的不同比例负载对吸附容量的影响。荷兰《颗粒技术》(Powder Technology，2010年，198卷，第267-274页)报道了用溶剂热的方法制备了硫化铜纳米材料，并研究了其光催化亚甲基蓝的性质。德国《晶体研究和技术》(Crystal Research and Technology，2009年，44卷，729-735页)也报道了用溶剂热的方法制备了具有光催化降解亚甲基蓝性质的硫化铜纳米材料。荷兰《胶体和表面A：物理化学和工程》(Colloids and Surfaces A：Physicochemical and Engineering Aspects，2008年，322卷，第47-53页)报道了使用一步方法合成了CTS-g-PAA/MMT纳米复合材料，并研究了它在吸附和脱附亚甲基蓝方面的研究。值得注意的是关于磁性纳米材料吸附和脱附亚甲基蓝的研究目前还未见报道。 

发明内容：

本发明的目的是提出一种室温条件下快速吸附和高效脱附亚甲基蓝的方法，即一种负载四氧化三铁的硒化钴磁性纳米复合材料具有高效快速吸附和高效脱附亚甲基蓝染料的性质。这种方法操作过程简便，易于控制，吸附和脱附的效率都很高，可用于溶液中回收亚甲基蓝染料，在工业生产中具有潜在的应用价值。此外，这一吸附剂还具有磁性，很容易用磁铁进行分离和收集，有利于吸附剂的重复利用和节约成本。 

本发明提到一种室温快速吸附和高效脱附亚甲基蓝染料的方法，其中典型条件是：配制100毫升100毫克每升的亚甲基蓝溶液，称取50毫克负载四氧化三铁的硒化钴磁性纳米复合材料，将两者在250毫升锥形瓶中混合，然后加入10毫克硼氢化钠，保持混合液温度为25摄氏度，在剧烈搅拌条件下每隔10分钟取一次混合液，使用磁铁分离后用紫外可见分光光度 计在400-800纳米之间进行测量，持续剧烈的搅拌，使吸附在固体样品表面的亚甲基蓝逐渐脱附出来，直到亚甲基蓝665纳米处的特征吸收峰没有明显的变化为止。结果表明，在10毫克硼氢化钠存在的条件下，50毫克负载四氧化三铁的硒化钴磁性纳米复合材料只需10分钟就能将100毫升100毫克每升亚甲基蓝溶液中95％以上的染料吸附在吸附剂表面；而吸附在纳米材料表面的亚甲基蓝在50分钟之后开始快速脱附到溶液中，并且70分钟后有85％以上的亚甲基蓝脱附出来。 

硼氢化钠的量对实验的影响：在其他实验条件相同的情况下，只改变加入反应体系中硼氢化钠的质量，实验结果表明：随着体系中加入的硼氢化钠的量的增加，亚甲基蓝从样品表面脱附出来所用的时间会越长，而其脱附率会越低；反之，随着体系中加入的硼氢化钠量的减少，亚甲基蓝从样品表面脱附出来所需要的时间会越短，同时其脱附率会越高。 

总之，本发明提供了一种纳米材料快速吸附溶液中染料和高效脱附的方法，结果表明硼氢化钠的量对实验过程有较大的影响，实验无需使用任何脱附剂，反应过程较温和，易于控制。除此之外这种纳米材料具有很好的磁性，可以非常方便的用磁铁进行分离和收集，从而实现污水净化、染料和吸附剂回收以及重复使用的目的。 

所述的纳米材料是负载四氧化三铁的硒化钴磁性纳米复合材料； 

所述的染料是亚甲基蓝； 

所述的紫外分光光度计为岛津UV-3600紫外分光光度计。 

附图说明：

图1为实施例1、例2中所使用的负载四氧化三铁的硒化钴磁性纳米复合材料的透射电镜图(TEM)。 

图2为实施例1、例2中所使用的负载四氧化三铁的硒化钴磁性纳米复合材料的高分辨透射电镜图(HRTEM)。