專利名稱：處理有機(jī)廢水的磁性納米材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理有機(jī)廢水的材料制備方法，尤其涉及有機(jī)改性磁性納米材料的制備 方法，屬于環(huán)境保護(hù)中污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，吸附法是污水深度處理的常用方法之一，具有高效和易操作等優(yōu)點(diǎn)。納米技術(shù)是 當(dāng)今世界研究的熱門技術(shù)之一，納米材料(至少有一維尺寸gOOnm)具有極大的比表面積， 特殊結(jié)構(gòu)決定了它特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)。納米級(jí)的吸附劑均比相應(yīng)的非納米級(jí)物質(zhì)吸附容 量和吸附效率要高。盡管納米顆粒吸附處理效果突出，在應(yīng)用方面主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題 (1)由于納米顆粒小，吸附過(guò)程中將其完全分散到水中后會(huì)呈膠體狀，導(dǎo)致吸附后固液分離 困難，不僅影響出水效果，而且如果分離不徹底可能會(huì)使納米顆粒流入環(huán)境而導(dǎo)致對(duì)生態(tài)環(huán) 境造成較大的負(fù)面影響。(2)由于無(wú)機(jī)納米顆粒大多為極性物質(zhì)，表面多有羥基，易于和水 之間形成穩(wěn)定的分散體系，導(dǎo)致無(wú)機(jī)納米材料對(duì)多環(huán)芳烴、鹵代烴和雜環(huán)類化合物等難降解 污染物結(jié)合力較弱，對(duì)這類物質(zhì)吸附去除效果差。
磁性納米材料是納米材料的一種， 一般是指尺寸在l 100nm之間的磁性顆粒，除了在物 理和化學(xué)方面具有納米材料的介觀(即介于宏觀物體與微觀分子、原子)特性外，磁性納米 材料還具有特殊的介觀磁性性能。磁性納米材料粒徑小、比表面積大、偶聯(lián)容量高且其懸浮 穩(wěn)定性較好，便于各種反應(yīng)高效而方便的進(jìn)行。又因其具有超順磁性，在外加磁場(chǎng)的作用下， 固液相的分離方便，可省去離心和過(guò)濾等繁雜的操作。在磁場(chǎng)撤銷之后，可以很容易再次分 散到水中。但磁性納米材料的缺陷是由于磁性納米材料表面有豐富的羥基，親水性較強(qiáng)， 吸附廢水中難降解有機(jī)污染物的效果較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種處理有機(jī)廢水的磁性納米材料的制 備方法，對(duì)磁性納米材料表面進(jìn)行有機(jī)改性，增強(qiáng)磁性納米材料的吸附力。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采用如下步驟
1)將2.0~2.5 g FeCl2-4H20、 5.2~5.6 g FeCl3'6H20和0.85~0.9 mL濃鹽酸溶解于25 mL預(yù) 先經(jīng)N2脫氣的水溶液中，將該混和水溶液滴加到250mL 、濃度為1.2-1.5 mol/L的NaOH水 溶液中，滴加過(guò)程中保持連續(xù)攪拌直到反應(yīng)結(jié)束，利用外加磁場(chǎng)將反應(yīng)所得Fe304沉淀物分離，并分別用去離子水和乙醇清洗兩遍；
2) 將清洗后的Fe3CU沉淀物置于20 mL、濃度為15~20 mmol/L的BaCl2溶液中活化處理 3 h，利用磁場(chǎng)分離得到Fe304固體顆粒
3) 將分離后的活化的Fe3O4固體顆粒加入到50mL、濃度為15 30 mmol/L的陰離子表 面活性劑溶液中，攪拌50min，外加磁場(chǎng)分離得包裹有表面活性劑的磁性納米材料沉淀物， 將該磁性納米材料沉淀物用去離子水清洗三遍，烘干后即可。
所述的陰離子表面活性劑為帶有十二 十八碳垸基的烷基硫酸鹽和十二烷基苯磺酸鈉。 本發(fā)明的有益效果是
1、 本發(fā)明采用磁性納米材料作為基體，利用表面活性劑對(duì)其進(jìn)行改性，利用磁性納米材 料的磁性能和表面附載的表面活性劑所形成的表面膠束，可以大量吸附難降解有機(jī)污染物， 吸附后在外加磁場(chǎng)的作用下有機(jī)污染物隨著磁性納米材料迅速?gòu)乃蟹蛛x，達(dá)到對(duì)污染物的 高效去除和廢水凈化的目的，去除率為98.2%以上，解決了納米顆粒難分離的問(wèn)題，無(wú)需加 藥或離心分離，操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)高效。
2、 本發(fā)明充分利用納米材料的巨大表面積，經(jīng)有機(jī)改性得到的改性磁性Fe304的比表面 積達(dá)到830 m"g，有利于污染物的吸附。經(jīng)活化后Fe304表面由弱正電性變?yōu)閺?qiáng)正電性，有 利于利用廉價(jià)的陰離子改性并且改性量增加；經(jīng)利用陰離子表面活性劑有機(jī)改性后，磁性納 米材料對(duì)有機(jī)物吸附效果大大增強(qiáng)；吸附后利用磁場(chǎng)分離，固/液分離簡(jiǎn)單，具有較強(qiáng)的實(shí)用 價(jià)值。
3、 對(duì)于廢水中本身含有常用的陰離子表面活性劑和其它污染物，只需要加入少量活化后 的磁性納米材料，即可同時(shí)去除陰離子表面活性劑和污染物。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明首先將2.0~2.5 g FeCl24H20、 5.2~5.6 g FeCl3'6H20和0.85~0.9 mL濃鹽酸溶解于 25mL預(yù)先經(jīng)N2脫氣的水溶液中，在N2保護(hù)下，將上述混和水溶液滴加到250mL 、濃度為 1.2~1.5mol/L的NaOH水溶液中，滴加過(guò)程中保持連續(xù)攪拌直到反應(yīng)結(jié)束，利用外加磁場(chǎng)將 反應(yīng)所得Fe304沉淀物分離出來(lái)，并分別用去離子水和乙醇清洗兩遍；再將清洗后的Fe304 沉淀物置于20 mL、濃度為15-20 mmol/L的BaCl2溶液中活化處理3 h，利用磁場(chǎng)分離得到 活化后的Fe304固體顆粒；將分離后的活化的Fe3O4加入到50mL、濃度為15 30mmol/L的 帶有十二 十八碳烷基的垸基硫酸鹽和十二垸基苯磺酸鈉的陰離子表面活性劑溶液中，攪拌 50min，外加磁場(chǎng)固/液分離，得到包裹有表面活性劑的磁性納米材料，將該磁性納米材料沉 淀物用去離子水清洗三遍，烘干后即得到用于有機(jī)廢水處理的有機(jī)改性磁性納米材料。下面通過(guò)4個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。 實(shí)施例l
首先將2.0 g FeCl2'4H20、 5.2 g FeCl3'6H20和0,85 mL濃鹽酸溶解于25 mL預(yù)先經(jīng)N2脫 氣的水溶液中，然后在N2保護(hù)下，將上述水溶液滴加到250 mL，濃度1.5mol/L持續(xù)攪拌的 NaOH水溶液中，反應(yīng)液中出現(xiàn)黑色的Fe304沉淀物。反應(yīng)結(jié)束后，利用外加磁場(chǎng)將所得Fe304 沉淀物從反應(yīng)介質(zhì)中分離出來(lái)，并分別用去離子水和乙醇清洗，將清洗后Fe304沉淀物置于 20mL，濃度為15mmol/L的BaCl2溶液中進(jìn)行活化3h，利用磁場(chǎng)分離；分離后加入到50mL 濃度為15mmol/L十二垸基苯磺酸鈉的溶液中，攪拌50 min，外加磁場(chǎng)分離，去離子水清洗 三遍，烘干后得到用于有機(jī)廢水處理的有機(jī)改性磁性納米材料。
在50mL碘量瓶中加入20mL濃度為20 mg/L萘溶液，然后加入0.05g的用上述方法制 備得到的有機(jī)改性磁性納米材料作吸附劑，25"C恒溫振蕩20miri，外加磁場(chǎng)分離，測(cè)定吸附 溶液中萘的濃度，去除率為98.2%,處理后廢水用濁度計(jì)測(cè)定濁度為8NTU。去除率高，澄 清效果好。 實(shí)施例2
首先將2.5 g FeCl2'4H20、 5.6 g FeCl3'6H20和0.9 mL濃鹽酸溶解于25 mL預(yù)先經(jīng)N2脫氣 的水溶液中，然后在N2保護(hù)下，將上述水溶液滴加到250mL,濃度為1.2mol/L持續(xù)攪拌的 NaOH水溶液中，反應(yīng)液中出現(xiàn)黑色的Fe304沉淀物。反應(yīng)結(jié)束后，利用外加磁場(chǎng)將所得Fe304 沉淀物從反應(yīng)介質(zhì)中分離出來(lái)，并分別用去離子水和乙醇清洗，將清洗后Fe304沉淀物置于 20 mL，濃度為20 mmol/L的BaCl2溶液中進(jìn)行活化3 h，利用磁場(chǎng)分離；分離后加入到50 mL 濃度為30mmol/L十二垸基硫酸鈉溶液中，攪拌50min，外加磁場(chǎng)分離，去離子水清洗三遍， 即得到用于有機(jī)廢水處理的磁性納米吸附劑。
在50mL碘量瓶中加入20mL濃度為10 mg/L菲的溶液，然后加入0.1 g的用實(shí)施例2方 法制備得到的磁性納米作吸附劑，25r恒溫振蕩20min，外加磁場(chǎng)分離，測(cè)定吸附溶液中菲 的濃度，去除率為99.4%,處理后廢水用濁度計(jì)測(cè)定濁度為7NTU。去除率高，澄清效果好。 實(shí)施例3
首先將2.3 g FeClr4H20、 5.4 g FeCly6H20和0.9 mL濃鹽酸溶解于25 mL預(yù)先經(jīng)N2脫氣 的水溶液中，然后在N2保護(hù)下，將上述水溶液滴加到250mL,濃度為1.5mol/L持續(xù)攪拌的 NaOH水溶液中，反應(yīng)液中出現(xiàn)黑色的Fe304沉淀物。反應(yīng)結(jié)束后，利用外加磁場(chǎng)將所得Fe304 沉淀物從反應(yīng)介質(zhì)中分離出來(lái)，并分別用去離子水和乙醇清洗，將清洗后Fe304沉淀物置于 20mL，濃度為18mmol/L的Baa2溶液中進(jìn)行活化3h，利用磁場(chǎng)分離；分離后加入到50mL濃度為25mmol/L的十八烷基硫酸鈉的溶液中，攪拌50 min,外加磁場(chǎng)分離，去離子水清洗 三遍，即得到用于有機(jī)廢水處理的磁性納米吸附劑；
在50mL碘量瓶中加入20mL濃度為25 mg/L乙萘酚的溶液，然后加入0.3g的用實(shí)施例 3方法制備得到的磁性納米作吸附劑，25'C恒溫振蕩20 min，外加磁場(chǎng)分離，測(cè)定吸附溶液 中乙萘酚的濃度，去除率為98.0%，處理后廢水用濁度計(jì)測(cè)定濁度為8NTU。去除率高,澄 清效果好。 實(shí)施例4
首先將2.1 g FeCV4H20、 5.5 g FeCly6H20和0.9 mL濃鹽酸溶解于25 mL預(yù)先經(jīng)N2脫氣 的水溶液中，然后在N2保護(hù)下，將上述水溶液滴加到250mL,濃度為1.3mol/L持續(xù)攪拌的 NaOH水溶液中，反應(yīng)液中出現(xiàn)黑色的Fe3CV沉淀物。反應(yīng)結(jié)束后，利用外加磁場(chǎng)將所得Fe304 沉淀物從反應(yīng)介質(zhì)中分離出來(lái)，并分別用去離子水和乙醇清洗，將清洗后Fe304沉淀物置于 20mL，濃度為16mmol/L的BaCl2溶液中進(jìn)行活化3h，利用磁場(chǎng)分離；分離后血入到50mL 濃度為28mmol/L的十六烷基硫酸鈉的溶液中，攪拌50 min，外加磁場(chǎng)分離，去離子水清洗 三遍，即得到用于有機(jī)廢水處理的磁性納米吸附劑；
在50mL碘量瓶中加入20mL濃度為25 mg/L萘的溶液，然后加入0.2 g的用實(shí)施例4方 法制備得到的磁性納米作吸附劑，25-C恒溫振蕩20min,外加磁場(chǎng)分離，測(cè)定吸附溶液中萘 的濃度，去除率為98.0%，處理后廢水用濁度計(jì)測(cè)定濁度為8NTU。去除率高，澄清效果好。
權(quán)利要求
1、一種處理有機(jī)廢水的磁性納米材料的制備方法，其特征是采用如下步驟1)將2.0～2.5g FeCl2·4H2O、5.2～5.6g FeCl3·6H2O和0.85～0.9mL濃鹽酸溶解于25mL預(yù)先經(jīng)N2脫氣的水溶液中，將該混和水溶液滴加到250mL、濃度為1.2～1.5mol/L的NaOH水溶液中，滴加過(guò)程中保持連續(xù)攪拌直到反應(yīng)結(jié)束，利用外加磁場(chǎng)將反應(yīng)所得Fe3O4沉淀物分離，并分別用去離子水和乙醇清洗兩遍；2)將清洗后Fe3O4沉淀物置于20mL、濃度為15～20mmol/L的BaCl2溶液中活化處理3h，利用磁場(chǎng)分離得到活化的Fe3O4固體顆粒3)將分離后的活化的Fe3O4固體顆粒加入到50mL、濃度為15～30mmol/L的陰離子表面活性劑溶液中，攪拌50min，外加磁場(chǎng)分離得包裹有表面活性劑的磁性納米材料沉淀物，將該磁性納米材料沉淀物用去離子水清洗三遍，烘干后即可。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理有機(jī)廢水的磁性納米材料的制備方法，其特征是步驟 3)所述的陰離子表面活性劑為帶有十二 十八碳烷基的烷基硫酸鹽和十二烷基苯磺酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種處理有機(jī)廢水的磁性納米材料的制備方法，將2.0～2.5g FeCl₂·4H₂O、5.2～5.6g FeCl₃·6H₂O和0.85～0.9mL濃鹽酸溶解于25mL預(yù)先經(jīng)N₂脫氣的水溶液中，再滴加到250mL、濃度為1.2～1.5mol/L的NaOH水溶液中，利用外加磁場(chǎng)將反應(yīng)所得Fe₃O₄沉淀物分離，分別用去離子水和乙醇清洗兩遍；將清洗后的Fe₃O₄沉淀物置于20mL、濃度為15～20mmol/L的BaCl₂溶液中活化處理3h，利用磁場(chǎng)分離得到Fe₃O₄固體顆粒最后加入到50mL、濃度為15～30mmol/L的陰離子表面活性劑溶液中，攪拌50min，外加磁場(chǎng)分離。本發(fā)明采用磁性納米材料作為基體，利用表面活性劑對(duì)其進(jìn)行改性，可以大量吸附難降解有機(jī)污染物，吸附后在外加磁場(chǎng)的作用下有機(jī)污染物隨著磁性納米材料迅速?gòu)乃蟹蛛x，達(dá)到對(duì)污染物的高效去除和廢水凈化的目的，去除率為98.2％以上。
文檔編號(hào)B22F1/02GK101593593SQ20091002944
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者李定龍, 馬建鋒 申請(qǐng)人:江蘇工業(yè)學(xué)院