[发明专利]一种重金属离子吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种重金属离子吸附材料及其制备方法和应用，该材料为海藻酸钠和Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子构成的磁性海藻酸钠复合物材料，其中，所述海藻酸钠作为骨架，其为多孔结构，磁性Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子填充在海藻酸钠的孔隙中。本发明的磁性海藻酸钠复合材料对废水中铅、镍、镉、钴、铜、镁、锌等重金属的吸附量高，尤其是对铅离子选择性好，最大吸附量达到137mg/g，吸附率高达83％。具有良好的可重复利用性和方便的磁分离性，重复利用十次仍保持85％的吸附效果，在去除污水中重金属离子方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种金属离子吸附材料及其制备方法及应用，属于高分子复合材料吸附剂领域。

背景技术

随着人类经济活动的快速发展和科技的不断进步，水环境污染问题愈发严重，污染水体中含有大量的重金属离子，它在水中具有很强的反应活性，对人体健康和生态系统都具有严重的威胁。重金属污染水体的处理方法包括化学沉淀法、生物修复法和吸附法等。其中，吸附法因工作效率高、对环境友好，受到人们的广泛关注。

磁性纳米吸附材料具有分散性高、比表面积大、在磁场下易分离等特性。虽然它们是很有前途的污水处理材料，但也存在着一些的问题，如在水溶液中容易聚集，因为磁性纳米材料自身存在磁性，彼此之间相互吸引，不容易扩散，还有就是在酸性条件作用下，磁性纳米材料容易与酸性物质进行反应，从而产生新的污染问题。现在研究的重点是要找到在一种材料将磁性材料的表面覆盖以提高其稳定性。海藻酸钠作为常见的天然多糖，能够形成良好的胶体，是可以覆盖在磁性材料表面的绝佳材料。

海藻酸钠由于其无毒无害，拥有生物相容性和可降解的特性，是很有发展前途的绿色环保的天然重金属吸附剂，近年来也被广泛应用于重金属处理，与普通生物吸附剂相比，天然生物材料中含有磁性材料因为其表面积较大而更容易实现功能化。其中海藻酸钠这种材料具有丰富的活性基团和多孔结构，其中的空隙能够很好的包裹磁性颗粒，这些污染物主要是吸附在那些内部空隙中，添加磁性材料可以很好的解决复合凝胶吸附后的分离问题，避免对环境造成再次污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种重金属离子吸附材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的聚合物材料吸附剂对污水中重金属吸附种类少、难以适应当前重金属组成复杂的污水处理的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种重金属离子吸附材料，该材料为海藻酸钠和Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子构成的磁性海藻酸钠复合物材料，其中，所述海藻酸钠作为骨架，其为多孔结构，磁性Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子填充在海藻酸钠的孔隙中。

海藻酸钠和Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子的重量比为(10～5):1。

一种金属离子吸附材料的制备方法，以海藻酸钠，Fe₃O₄@SiO₂，氯化钙为原料，水溶液常温条件下，通过物理共混的方法制备得到所述重金属离子吸附材料。

本发明的金属离子吸附材料的制备方法的具体步骤如下：

步骤1，将海藻酸钠溶解在水中，再将Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子倒入海藻酸钠溶液中搅拌使其均匀的分散开，形成悬浊液；

步骤2，将磁悬浊液滴入CaCl₂溶液中，静置，使Ca²⁺进一步渗入到小球中，发生凝胶化反应，制得磁性海藻酸钠凝胶小球；