[发明专利]一种磁性重金属离子螯合剂的制备方法及所得产品

说明书

本发明公开了一种磁性重金属离子螯合剂的制备方法及所得产品，该方法在四氧化三铁微球表面修饰抗坏血酸，然后用硅烷偶联剂KH550进行表面改性，最后与氢氧化钠和二硫化碳进行反应在微球表面引入具有强吸附螯合性能的二硫代氨基甲酸钠，从而实现对重金属污染的废水进行吸附、去除。本发明螯合剂兼备磁性和强吸附作用螯合位点，合成简单，能够方便的进行操作，在较短的时间内对重金属离子Cu²⁺,Cd²⁺,Ni²⁺,Hg²⁺等实现吸附分离，能够实现对重金属离子污染领域的快速治理，具有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种磁性重金属离子螯合剂的制备方法及所得的磁性重金属离子螯合剂，还涉及该磁性重金属离子螯合剂作为吸附剂去除水体中重金属离子的应用。

背景技术

重金属在给人类的生活带来便利的同时，也对人类环境造成巨大的污染问题，包括地下水重金属污染、大气重金属污染、地表水重金属污染等。水体污染由于难控制，易扩散等特点，通过食物链对人体造成严重危害，成为当下急需要解决的环境污染问题。

各种方法用来处理重金属污染的水体，如物理吸收法和化学吸收法等。其中化学吸收法具有成本低，易实施，可回收等优点备受科研工作者的关注，成为治理重金属污染水体的重要方法。因此开发高性能的吸附材料成为重金属污染水体治理的关键。

中国专利201510955070.7公开了一种基于纳米二氧化硅的高吸附重金属离子螯合剂，通过在纳米二氧化硅的表面接枝甲基丙烯酸聚合物，并对聚合物进行修饰二硫代氨基甲酸盐，该螯合剂可以在较短的时间内对多种重金属离子进行吸附，但甲基丙烯酸酯吸附位点少，而且操作过程没有磁性基螯合剂简便、快捷。

文献 Jornal of Colloid and Interface Science 345 (2010)234-240 报道了一种磁性吸附材料，该磁性吸附材料通过对磁性四氧化三铁表面修饰形成硅壳，再在硅的表面进行硅烷偶联剂修饰，再与二硫化碳反应制得Fe₃O₄@SiO₂@DTC。该吸附剂对汞离子能有效的去除，但对磁性材料进行改性的时候会产生大量废水。

现有的这些吸附材料的合成方法中，要么合成时产生大量的废水，要么接枝到基材表面的聚合物水溶性较差（实际吸附位点少），实际生产意义不大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种磁性重金属离子螯合剂的制备方法，该方法合成工艺简单、不会产生大量的废水，符合绿色环保的工艺要求。

本发明具体技术方案如下：

一种磁性重金属离子螯合剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）在四氧化三铁微球表面修饰抗坏血酸（AA），得到Fe₃O₄@AA微球；

（2）用硅烷偶联剂KH550对Fe₃O₄@AA微球进行表面改性，得到Fe₃O₄@AAKH550微球；

（3）将Fe₃O₄@AAKH550微球分散到氢氧化钠水溶液中，滴加二硫化碳进行反应，反应后分离微球，得到磁性重金属离子螯合剂，该磁性重金属离子螯合剂合成反应的方程式如下所示：

进一步的，本发明以四氧化三铁微球为基材，四氧化三铁微球具有磁性，在后续使用过程中便于回收，操作便捷。所用四氧化三铁微球的粒径为10 nm-50 um。优选的，四氧化三铁微球的粒径为10-100nm，在此范围内，微球具有较好的比表面积，便于修饰，吸附性能好。

进一步的，步骤（1）中，Fe₃O₄和抗坏血酸的质量比为1：0.5～1。