[发明专利]一种有机改性的水铁矿复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种有机改性的水铁矿复合材料及其制备方法与应用。该制备方法包括：将有机改性剂加入到溶剂中，混合均匀，得到有机改性剂溶液；将所述有机改性剂溶液与三价铁溶液混合均匀，得到混合溶液；缓慢调节所述混合溶液的pH值至7.0‑7.5，调节完毕后继续振荡以充分反应，振荡后离心收集沉淀，并进行洗涤，干燥，研磨过筛，得到所述有机改性的水铁矿复合材料。通过将所述有机改性的水铁矿复合材料进行对重金属离子的吸附实验和相关表征，与未改性的纯水铁矿材料相比，发现通过高效改性后得到的有机改性的水铁矿复合材料料具有更丰富的表面官能团，其对水溶液中的重金属Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺都具有更优越的去除能力。

技术领域

本发明属于环境功能材料的制备领域，具体涉及一种有机改性的水铁矿复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

水铁矿(Ferrihydrite)是土壤中广泛存在的铁次生矿物之一，其不仅是针铁矿、赤铁矿等稳定铁氧化物的前驱体，更由于其具有巨大的比表面积和反应活性，其在污染物的吸附与去除方面也具有广泛的应用潜力，是一种性能优良的环境功能材料。水铁矿在土-液界面中能与污染物发生多种吸附解吸、沉淀溶解、络合解离等化学反应过程，可以显著影响环境中的污染物的迁移转化及其后续的环境行为过程。

然而天然的水铁矿对污染物的吸附能力较为有限，故无论是在理论研究还是工程实践中，有学者们开始聚焦于针对水铁矿的改性，以进一步提高它的反应活性和利用效率。但是过于复杂的改性方法往往工艺繁琐且成本较高，从而导致改性后的材料的实际使用意义依旧不大。针对水铁矿进行简单、高效的改性方法目前还尚不多见。

十二烷基苯磺酸钠(SDBS)是化工生产过程中常见的有机试剂，其生产工艺成熟且价格低廉。十二烷基苯磺酸钠由于具有丰富的表面官能团及亲水亲油性质，故常常用来制备洗涤剂、乳化分散剂、抗静电剂等，其耐酸碱性能好，性质稳定且毒害作用小，是一种潜在的有机改性材料。但是目前针对利用十二烷基苯磺酸钠作为水铁矿的改性剂的研究还尚未见报道。

发明内容

鉴于现存技术的不足，本发明的目的是提供一种有机改性的水铁矿复合材料及其制备方法与应用。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种有机改性的水铁矿复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将有机改性剂加入到溶剂中，混合均匀，得到有机改性剂溶液；将所述有机改性剂溶液与三价铁溶液混合均匀，得到混合溶液；

(2)缓慢调节步骤(1)所述混合溶液的pH值至7.0-7.5，调节完毕后转移至聚乙烯瓶中，封口后继续振荡以充分反应，振荡后离心收集沉淀，并进行洗涤，干燥，研磨过筛，得到所述有机改性的水铁矿复合材料。

进一步地，步骤(1)所述有机改性剂为十二烷基苯磺酸钠。

进一步地，步骤(1)所述溶剂为水；步骤(1)所述有机改性剂的浓度为7.0-12.0g/L。

进一步地，步骤(1)所述溶剂为超纯水。

进一步地，步骤(1)所述三价铁溶液为Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液、FeCl₃·6H₂O溶液中的一种，步骤(1)所述三价铁溶液的浓度为0.8-1.2mol/L。

进一步地，步骤(1)所述有机改性剂溶液与三价铁溶液的体积比为1:3-1:5。

优选地，步骤(1)所述混合的时间为10min。

进一步地，步骤(2)缓慢调节混合溶液的pH值的碱液滴加速率为1-3mL/min。