[发明专利]用于去除水体草甘膦的磁性纳米颗粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于去除水体草甘膦的磁性纳米颗粒及其制备方法。所述方法先将Fe₃O₄/SiO₂核壳结构纳米粒子与镧系化合物混合在等体积的乙醇和水的混合溶剂中，超声分散后缓慢加入氢氧化钠溶液，搅拌反应得到磁性纳米颗粒Fe₃O₄/SiO₂‑La。本发明方法简单方便，合成成本低，制得的磁性纳米颗粒吸附剂比表面积大，对草甘膦的吸附容量大，最大吸附量可达114.9mg/g，吸附速率较快，在2小时内即可达到吸附平衡，同时吸附剂有磁性，易于分离和回收，可重复利用，避免二次污染。

技术领域

本发明属于草甘膦吸附剂的制备技术领域，涉及一种用于去除水体草甘膦的磁性纳米颗粒及其制备方法，具体涉及在四氧化三铁/二氧化硅层表面负载氢氧化镧纳米颗粒的制备方法。

背景技术

草甘膦作为一种光谱灭生性除草剂，已成为用量最多的除草剂用品。虽然草甘膦最初被认定为“无害的除草剂”，但最近报道显示，草甘膦与人类癌症、内分泌系统疾病有密切的联系，而草甘膦除草剂的大量使用已经对地表水和地下水造成严重的环境威胁，因此，美国环境保护署(EPA)、世界卫生组织(WHO)等都对草甘膦在饮用水中的含量作出了严格的限定标准。

目前对草甘膦的处理方法主要有：高级氧化、臭氧处理、紫外辐射、电化学氧化、反渗透、微生物降解、吸附等。但这些方法普遍能耗较高，操作复杂且成本高，而且降解和氧化等方法使草甘膦降解为无机磷，会进一步导致水体的富营养化，从而带来二次污染。吸附法由于其经济、无二次污染、易分离等优点，一直是研究热点。吸附法去除草甘膦污染物主要是利用材料表面疏松多孔的结构或者材料本身的固有性质对水体中的草甘膦产生较强粘附力和其他作用力，以实现去除目的。常见的去除草甘膦的吸附材料有：活性炭、树脂、富含多金属的污泥、铁的氧化物等，但也存在着一些缺点，如吸附容量不高，吸附慢，回复差等。文献1(Yamaguchi et al,Chem Eng J,295(2016)391–402.)采用一步热溶剂法将复合氧化物铁酸锰固定在石墨烯纳米片上合成MnFe₂O₄-G，这种单层氧化石墨烯和铁锰氧化物的复合材料实现对草甘膦的最大吸附量为39mg/g，但在8小时内才完成吸附平衡。文献2(Herathet al,MicroporMesopor Mat,225(2016)280-288.)通过在700℃对稻壳进行缓慢热解产生蒸汽活性生物炭(RHBC)，其对草甘膦的Langmuir最大吸附量为123.03mg/g，但是受溶液pH的影响很大，只有在pH＝4时获得最佳吸附效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于去除水体草甘膦的磁性纳米颗粒及其制备方法。该方法将氢氧化镧纳米颗粒负载在具有磁性的铁硅球表面，制备高吸附速率和大吸附容量于一体的易分离的草甘膦吸附剂。

实现本发明目的的技术解决方案如下：

用于去除水体草甘膦的磁性纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：

将Fe₃O₄/SiO₂核壳结构纳米粒子与镧系化合物混合在等体积的乙醇和水的混合溶剂中，进行超声分散，之后缓慢加入氢氧化钠溶液，搅拌反应，得到磁性纳米颗粒Fe₃O₄/SiO₂-La。

优选地，所述的镧系化合物为La(NO₃)₃·6H₂O，LaCl₃·7H₂O或La(OH)₃。

优选地，所述的镧系化合物与Fe₃O₄/SiO₂的质量比为50％～300％，更优选为300％。

优选地，所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.1～1mol/L，更优选为1mol/L。