[发明专利]一种高度分散的Fe3

说明书

本发明涉及水污染治理技术领域，且公开了一种高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶，纳米Fe₃O₄的巯基与烯基发生高效的烯基‑巯基点击化反应，将纳米Fe₃O₄通过化学键共价接枝到丙烯酸复合水凝胶中，纳米Fe₃O₄均匀分散在复合水凝胶的基体中，减少了团聚，同时在化学共价键的修饰作用下，将纳米Fe₃O₄与丙烯酸水凝胶有机结合，两者结合紧密牢固，很难发生分离和脱落，赋予了丙烯酸水凝胶优异的磁吸附和磁性回收的效果，复合水凝胶中含有丰富的羧基和氨基，在酸性介质中对Pd²⁺等重金属离子，以及孔雀石绿等阳离子型有机染料具有很强的静电吸附和络合作用，从而起到优异的吸附效果和高效的水污染处理。

技术领域

本发明涉及水污染治理技术领域，具体为一种高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶的制备方法及应用。

背景技术

随着工业的快速发展，大量的工业废水和污水未经处理就排放到自然水体环境中，导致环境严重污染，污染物主要为有机溶剂废水、染料废水等；以及铜、铅、铬等重金属离子废水，对水体环境和生物的生长环境造成严重的破坏，传统的水污染治理的方法主要为吸附法、氧化法、沉淀法，其中吸附法分为物理吸附和化学吸附，具有操作简单、吸附性能高效、吸附剂多样化等优点，是一种常用的水污染治理方法。

传统的吸附剂主要有活性炭、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、四氧化三铁磁性吸附材料等，丙烯酸水凝胶是一种三维结构凝胶，具有很强的亲水性和吸水性，并且可以通过调控聚合单体，赋予水凝胶丰富的羧基、氨基等基团，可以对Cu²⁺、Pd²⁺、Cd²⁺等重金属离子，以及亚甲基蓝、孔雀石绿等有机染料具有良好的络合作用、静电吸附作用等，是一种研究广泛的新型吸附材料，并且可以将四氧化三铁等磁性物质与丙烯酸水凝胶结合，赋予材料磁性吸附和形成回收的作用，但是如何解决四氧化三铁纳米粒子之间容易发生团聚，以及如何将四氧化三铁与丙烯酸水凝胶有机结合，避免两者在复杂的水体环境中，发生分离和脱落成为研究难点。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶的制备方法及应用，解决了四氧化三铁与丙烯酸水凝胶难以结合紧密、容易发生分离的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶，所述高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶的制备方法如下：

(1)向反应瓶中加入去离子水和纳米Fe₃O₄，置于超声处理仪中，超声直至分散均匀，缓慢滴加柠檬酸钠溶液，进行超声分散处理，加热至40-60℃，搅拌反应2-4h，过滤除去溶剂，使用丙酮洗涤并干燥，得到羧基化纳米Fe₃O₄。

(2)向反应瓶中加入SOCl₂和羧基化纳米Fe₃O₄，加热至60-80℃，回流反应15-25h，减压蒸馏除去SOCl₂，使用甲醇洗涤并干燥，得到酰氯化纳米Fe₃O₄。

(3)向反应瓶中加入二氯甲烷溶剂、酰氯化纳米Fe₃O₄和二巯基丙醇，超声直至分散均匀，再加入活化剂三乙胺，加热至40-60℃，回流反应18-36h，减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇洗涤并干燥，得到巯基化纳米Fe₃O₄。