一種功能性磁性納米微球吸附劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種功能性磁性納米微球吸附劑的制備方法，屬于磁性納米微球領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我們可將磁性納米粒子的修飾方法分為三類:(I)磁性納米粒子的分子功能化，SP通過簡單的物理、化學(xué)方法將功能化小分子修飾于磁性納米粒子表面的過程;(2)將磁性納米粒子表面包覆功能化外殼的修飾方法；(3 )通過物理包埋的方法制備出磁性復(fù)合材料的方法。即在其它功能材料的分散體系下，加入鐵源及其它必要的反應(yīng)試劑，制備出表面分散磁性納米粒子的磁性復(fù)合材料，通過這種方法得到的復(fù)合材料不但具有磁性納米粒子獨(dú)特的磁學(xué)特性而且保留了這種功能材料最初的物理化學(xué)性質(zhì)。
[0003]納米材料具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等優(yōu)良特性，是近年來的研究熱點(diǎn)。在水樣中污染物的分離富集方面納米材料具有較大的應(yīng)用潛力，主要是因?yàn)榧{米材料的兩大優(yōu)點(diǎn):一、表面積大，吸附容量大;二是路徑短，平衡速度快。但是納米材料粒徑小，應(yīng)用之后難以從溶液中分離出來。如果納米材料進(jìn)入環(huán)境中，可能會(huì)對環(huán)境造成危害。磁性納米材料具有很高的表面能，很容易發(fā)生團(tuán)聚，為了提高其分散性和穩(wěn)定性，同時(shí)賦予它更加豐富的物理化學(xué)性質(zhì)，滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用要求，需要對磁性納米材料進(jìn)行穩(wěn)定化、表面
修飾、包覆處理。在磁性納米顆粒的表面覆蓋一層高分子材料，可以有效的保護(hù)磁性納米顆粒，增加材料的化學(xué)穩(wěn)定性及在溶液中的分散性，并且引入各種新的官能團(tuán)，從而進(jìn)一步擴(kuò)展磁性納米顆粒的應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對目前磁性納米材料具有很高的表面能，很容易發(fā)生團(tuán)聚，將其應(yīng)用到廢水處理之后難以從溶液中分離出來，回收困難、二次污染，對環(huán)境造成危害的問題，提供了一種功能性磁性納米微球吸附劑的制備方法，本發(fā)明選取天然磁鐵礦石粉碎處理后加入到用淀粉和聚丙烯酰胺制備得到的粘稠濃縮液中浸泡，浸泡后煅燒得炭殼層包覆的磁性納米微球，從蛋清中提取富含氨基酸的上清液包覆在磁性納米微球表面，干燥即可，本發(fā)明在磁性納米顆粒表面包覆高分子材料，既可以避免其被空氣及水中的氧化還原性物質(zhì)侵蝕，又能保持穩(wěn)定的磁性，在溶液中良好的分散性，提取富含氨基酸的上清液包覆其表面，引入氨基官能團(tuán)，能夠高效去除水中的難降解的有毒污染物、有機(jī)染料等污染物。
[0005 ]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
1.(I)挑選2?3kg天然磁鐵礦石，先用沖擊式礦石破碎機(jī)將其破碎，過50?60目標(biāo)準(zhǔn)篩，收集過篩礦石粒放入碳化鎢球磨罐中，加入20?30顆氧化鋯球磨珠，球磨I?2h后分離得到磁鐵礦石粉末，用濃度為0.02mol/L的鹽酸溶液沖洗3?5次，常溫下自然風(fēng)干備用； 2.(2)取3?5個(gè)雞蛋，在較尖的一頭鑿出小洞，用注射器吸取出蛋清，裝入帶有溫度計(jì)和回流冷凝管的三口燒瓶中，再向里加入蛋清總體積3?5倍，濃度為5mol/L的鹽酸溶液，混合均勻后移入水浴鍋中，加熱至100?120°C，回流18?24h;
3.(3)回流結(jié)束后立即將回流液移入高壓釜中，加壓至5?7MPa，保溫高壓水解10?12h，將水解液移入臥式離心機(jī)中，以10000?120001'/111；[11的轉(zhuǎn)速高速離心15?20111；[11，分離去除沉淀物，得到富含氨基酸的上清液，備用；
4.(4)稱取20?30g淀粉和3?5g聚丙烯酰胺加入到300?400mL硅溶膠中，用玻璃棒緩慢攪拌，并在攪拌過程中依次加入5?1g葡萄糖和8?1mL質(zhì)量濃度為25%的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌直至無絮凝物產(chǎn)生后，將混合懸濁液移入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，旋蒸至懸濁液體積變?yōu)樵w積的3/4，得粘稠濃縮液；
5.(5)將上述風(fēng)干后磁鐵礦石粉末按固液比為1:5浸入粘稠濃縮液中，放入超聲振蕩儀中，在150?200W的功率下超聲混合30?50min，使粘稠濃縮液裹覆在磁鐵礦粉末表面，過濾后將裹覆后的粉末放入炭化爐，以5°C/min的速率升溫至400?500 °C，煅燒3?5h，冷卻至室溫后得炭殼層包覆的磁性納米微球；
6.(6)將上述備用的富含氨基酸的上清液裝入高壓噴槍中，以7?9KPa的壓力將其噴射在炭殼層包覆后的磁性納米微球上，持續(xù)噴射I?2h后，過濾去除濾液，將濾出物放入烘箱，在40?50°C下干燥至恒重，即得一種功能性磁性納米微球吸附劑。
[0006]本發(fā)明的應(yīng)用方法:將本發(fā)明制得功能性磁性納米微球吸附劑應(yīng)用到廢水處理中，向3?5L重金屬廢水中，測得廢水的pH值為5.2?6.0，在室溫下，向水中按3?5g/L加入磁性納米微球吸附劑，先測得金屬離子起始濃度分別為Cd2+為160?180mg/L，Zn2+為150?190mg/L，Pb2+為50?80mg/L，Cu2+為25?35mg/L，亞甲基藍(lán)濃度為15?18mgL，梓檬黃濃度為15?20mg/L，加入后混合攪拌15?20min，測得金屬離子分別為Cd2+為10?25mg/L，Zn2+為5?7mg/L，Pb2+為3?5mg/L，Cu2+為I?3mg/L，亞甲基藍(lán)濃度為0.1mgL，梓檬黃濃度為0.1mg/L0
[0007]7.本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明在磁性納米顆粒表面包覆高分子材料，既可以避免其被空氣及水中的氧化還原性物質(zhì)侵蝕，又能保持穩(wěn)定的磁性，在溶液中良好的分散性；
(2)本發(fā)明提取富含氨基酸的上清液包覆其表面，引入氨基官能團(tuán)，能夠高效去除水中的難降解的有毒污染物、有機(jī)染料等污染物。
【具體實(shí)施方式】
[0008]8.首先挑選2?3kg天然磁鐵礦石，先用沖擊式礦石破碎機(jī)將其破碎，過50?60目標(biāo)準(zhǔn)篩，收集過篩礦石粒放入碳化鎢球磨罐中，加入20?30顆氧化鋯球磨珠，球磨I?2h后分離得到磁鐵礦石粉末，用濃度為0.02mol/L的鹽酸溶液沖洗3?5次，常溫下自然風(fēng)干備用;取3?5個(gè)雞蛋，在較尖的一頭鑿出小洞，用注射器吸取出蛋清，裝入帶有溫度計(jì)和回流冷凝管的三口燒瓶中，再向里加入蛋清總體積3?5倍，濃度為5mol/L的鹽酸溶液，混合均勻后移入水浴鍋中，加熱至100?120°C，回流18?24h;回流結(jié)束后立即將回流液移入高壓釜中，加壓至5?7MPa，保溫高壓水解10?12h，將水解液移入臥式離心機(jī)中，以10000?12000r/min的轉(zhuǎn)速高速離心15?20min，分離去除沉淀物，得到富含氨基酸的上清液，備用；稱取20?30g淀粉和3?5g聚丙烯酰胺加入到300?400mL硅溶膠中，用玻璃棒緩慢攪拌，并在攪拌過程中依次加入5?1g葡萄糖和8?1mL質(zhì)量濃度為25%的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌直至無絮凝物產(chǎn)生后，將混合懸濁液移入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，旋蒸至懸濁液體積變?yōu)樵w積的3/4，得粘稠濃縮液;將上述風(fēng)干后磁鐵礦石粉末按固液比為1:5浸入粘稠濃縮液中，放入超聲振蕩儀中，在150?200W的功率下超聲混合30?50min，使粘稠濃縮液裹覆在磁鐵礦粉末表面，過濾后將裹覆后的粉末放入炭化爐，以5°C/min的速率升溫至400?500°C，煅燒3?5h，冷卻至室溫后得炭殼層包覆的磁性納米微球;將上述備用的富含氨基酸的上清液裝入高壓噴槍中，以7?9KPa的壓力將其噴射在炭殼層包覆后的磁性納米微球上，持續(xù)噴射I?2h后，過濾去除濾液，將濾出物放入烘箱，在40?50°C下干燥至恒重，即得一種功能性磁性納米微球吸附劑。
[0009]實(shí)例I
9.首先挑選2kg天然磁鐵礦石，先用沖擊式礦石破碎機(jī)將其破碎，過50目標(biāo)準(zhǔn)篩，收集過篩礦石粒放入碳化鎢球磨罐中，加入20顆氧化鋯球磨珠，球磨Ih后分離得到磁鐵礦石粉末，用濃度為0.02mol/L的鹽酸溶液沖洗3次，常溫下自然風(fēng)干備用;取3個(gè)雞蛋，在較尖的一頭鑿出小洞，用注射器吸取出蛋清，裝入帶有溫度計(jì)和回流冷凝管的三口燒瓶中，再向里加入蛋清總體積3倍，濃度為5mol/L的鹽酸溶液，混合均勻后移入水浴鍋中，加熱至100°C，回流18h;回流結(jié)束后立即將回流液移入高壓釜中，加壓至5MPa，保溫高壓水解10h，將水解液移入臥式離心機(jī)中，以10000r/min的轉(zhuǎn)速高速離心15min，分離去除沉淀物，得到富含氨基酸的上清液，備用；稱取20g淀粉和3g聚丙烯酰胺加入到300mL硅溶膠中，用玻璃棒緩慢攪拌，并在攪拌過程中依次加入5g葡萄糖和8mL質(zhì)量濃度為25%的氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌直至無絮凝物產(chǎn)生后，將混合懸濁液移入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，旋蒸至懸濁液體積變?yōu)樵w積的3/4，得粘稠濃縮液;將上述風(fēng)干后磁鐵礦石粉末按固液比為I: 5浸入粘稠濃縮液中，放入超聲振蕩儀中，在150W的功率下超聲混合30min，使粘稠濃縮液裹覆在磁鐵礦粉末表