[发明专利]一种磁性普鲁士蓝纳米粘土的制备方法和应用

说明书

本发明涉及环境污染物处理的技术领域，具体涉及一种磁性普鲁士蓝纳米粘土的制备方法和应用。制备方法包括以下步骤：将亚铁氰化钾和三氯化铁按比例溶解在氨基纳米粘土溶液中，在搅拌条件下逐滴加入硼氢化钠溶液，利用溶胶‑凝胶反应合成获得磁性普鲁士蓝纳米粘土。本发明的制备方法操作简单，成本低廉，得到的磁性普鲁士蓝纳米粘土对重金属离子的吸附过程快速，在外加磁场作用下分离与回收便捷，能够实现废水中重金属离子的高效吸附与去除，同时不会产生废渣造成二次污染，具有良好的产业化应用前景。

技术领域

本发明涉及环境污染物处理的技术领域，具体涉及一种磁性普鲁士蓝纳米粘土的制备方法和应用。

背景技术

随着社会的进步与工业的发展，水体重金属污染的问题日益突出。重金属元素即使低浓度下也有明显的毒性，可以通过生物富集作用进入人畜体内，危害人体健康。水体中重金属元素的去除已成为科学研究者亟待解决的问题。目前已经有多种重金属元素处理技术用于生产实践中，如吸附法、沉淀法、生物处理法、电渗析法等，但也存在能耗大、成本高且容易引起二次污染等缺点。

多孔吸附材料由于特有的表面效应和对金属离子的超强吸附力，被广泛用作环境修复材料，包括蒙脱石、凹凸棒、硅藻土、膨润土等。王萍和李国昌以Keggin离子改性凹凸棒土，发现改性后的凹凸棒土没有明显改变结构，但提高了对水溶液中的HCrO₄⁻和CrO₄²⁻吸附性能。氨基纳米粘土AMP Clay作为一种合成粘土，具有类似天然粘土结构，同时能够起到模板和底物的作用，在其表面包载生长其它纳米颗粒。Lee等研究了AMP Clay对重金属氧酸盐的吸附行为，发现AMP Clay对HAsO₄²⁻、CrO₄²⁻和Fe(CN)₆³⁻具有高效吸附作用，可用于水体重金属的修复去除。

磁性纳米材料以其特有的表面效应和磁响应特性而成为目前研究最广泛、最有效的吸附剂，可以高效回收、使用方便、成本低廉，且能避免对水体的二次污染。通常制备的磁性复合材料不仅在水溶液中分散性好，还能借助磁铁将其从水溶液中分离开来。黄卓楠等在凹凸棒土表面和管内负载Fe₃O₄纳米颗粒，磁化后的凹凸棒土能够高效吸附Cr(VI)。因此，如何利用磁性纳米材料制备高效吸附且能回收的吸附剂有待进一步研究和实施。

发明内容

为了提高氨基纳米粘土AMP Clay的吸附性能，并实现吸附剂的高效快速回收，本发明提出一种磁性普鲁士蓝纳米粘土的制备方法及其对水体重金属污染物的吸附应用，具体是利用磁性普鲁士蓝纳米粘土材料实现水体重金属离子的吸附与回收。

一方面，本发明提供一种磁性普鲁士蓝纳米粘土的制备方法，包括以下步骤：将亚铁氰化钾（K₄[Fe(CN)₆]）和三氯化铁（FeCl₃）按比例溶解在氨基纳米粘土（AMP Clay）溶液中，在搅拌条件下逐滴加入硼氢化钠（NaBH₄）溶液，利用溶胶-凝胶反应合成获得磁性普鲁士蓝纳米粘土（PB-MVNPs）。