[发明专利]Fe3O4/CS磁性材料吸附剂及制备方法和污水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水处理，尤其涉及一种Fe₃O₄/CS磁性材料吸附剂及制备方法和污水处理方法。

背景技术

五氯酚（PCP）及其盐类化合物，尤其是五氯酚钠（PCP-Na），在世界范围内曾被广泛用于防止树木生长真菌、防治血吸虫病等的杀虫剂。由于其毒性、致突变性、致癌性、内分泌干扰性以及生物蓄积性，五氯酚及其盐类已公认为优先污染物及持久性有机污染物。处理污水中的五氯酚污染大多采用树脂、活性炭、炭黑、浮石、沸石等吸附剂，但，存在着成本昂贵的问题。

目前，寻求能有效吸附脱除水中有机污染物的吸附剂，同时还围绕着寻求分散性好、吸附速率快、吸附效果好、且回收容易的吸附剂。

发明内容

本发明的主要目的在于解决上述处理污水中五氯酚及其盐类污染的问题，提供一种Fe₃O₄/CS磁性材料吸附剂及制备方法和污水处理方法。

据文献记载，吸附法在两个方面需要改进：1、吸附法主要是应用于吸附脱除水中的重金属污染等，而针对于吸附脱除水中有机污染物还有欠缺；2、当前的吸附剂大多存在着吸附容量较小，分散性差、回收困难，甚至造成二次污染等缺点，同时，吸附剂（如活性炭等）还存在价格昂贵的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

Fe₃O₄/CS磁性材料吸附剂由一步溶剂热法合成，其形貌表现为单分散的绒球体，几乎无团聚现象，直径介于100nm到200nm之间，比表面积为32.18m²/g，Fe₃O₄/CS吸附脱除水中五氯酚钠（PCP-Na）的吸附过程在30min以内就迅速实现了吸附平衡，且在近常温（25℃）和酸碱度接近一般水体的中性偏酸性条件（pH=6.5）下获得最大的五氯酚钠（PCP-Na）脱除率（91.5%）。

本发明的Fe₃O₄/CS磁性纳米材料吸附剂是由一步溶剂热法合成，具备新型的形貌，表现为单分散的绒球体，几乎无团聚现象，其直径是在100nm到200nm之间，比表面积为32.18m²/g。Fe₃O₄/CS吸附脱除水中五氯酚钠（PCP-Na）的吸附过程在30min以内就迅速实现了吸附平衡，且在近常温（25℃）和酸碱度接近一般水体的中性偏酸性条件（pH=6.5）下获得最大的PCP-Na脱除率（91.5%），显示了Fe₃O₄/CS吸附剂吸附脱除PCP-Na的可行性和优越性。

本发明中未经壳聚糖修饰的Fe₃O₄纳米材料，表现为表面圆滑的球状体，存在较严重的团聚现象，平均直径约200~350nm，比表面积为6.35m2/g。说明本发明的Fe₃O₄/CS磁性纳米材料吸附剂粒径减小了，分散性增强了，比表面积也随之增大了。配制初始PCP浓度为100mg/L，初始pH为6.5，设置水浴摇床的温度为25℃，振荡速率为250rpm。Fe₃O₄/CS吸附脱除PCP-Na的吸附过程在30min以内就迅速实现了吸附平衡，显示了Fe₃O₄/CS吸附脱除PCP-Na的高效性。Fe₃O₄/CS吸附剂的量对吸附脱除PCP-Na的影响很大。当使用0.15g的Fe₃O₄/CS纳米材料时，PCP-Na的脱除量为70.0%，当吸附剂的量增加到0.28g时，PCP-Na的脱除量增至91.5%。

在100L搅拌机中加入200g~1.6kg无水FeCl₃和40L乙二醇，经搅拌机充分搅拌后，溶液呈均匀透明的红棕色溶液。在透明的红棕色溶液中加人0.9kg~7.2kg醋酸钠和0.2~5.0kg壳聚糖，继续搅拌30min，形成红棕色的悬浊匀浆。

本发明往容积为100L的搅拌机中加入200g~1.6kg无水FeCl₃和40L乙二醇，打开搅拌电源，经过充分搅拌后，形成了均匀透明的红棕色溶液。往该透明溶液中加入0.9kg~7.2kg醋酸钠和0.2~5.0kg壳聚糖，继续搅拌30min，形成红棕色的悬浊匀浆。