一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法。將表面活性劑溶液緩慢滴加到三價(jià)鐵溶液中，攪拌形成均勻的微乳液；將強(qiáng)堿溶液緩慢滴入攪拌的微乳液中，調(diào)節(jié)pH值在12-13，滴加完畢后，持續(xù)快速攪拌使其混合均勻；將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，于80-140℃下水熱反應(yīng)4h以上，固液分離、洗滌、干燥、研磨過篩后得表面活性劑改性的針鐵礦。本發(fā)明采用一步水熱法制備表面活性劑改性針鐵礦，不僅可以控制針鐵礦的納米顆粒尺寸和形貌，同時(shí)可以將納米顆粒進(jìn)行表面改性，方法簡(jiǎn)便易行；本發(fā)明的針鐵礦為表面經(jīng)表面活性劑改性的形貌均一的長(zhǎng)桿狀納米顆粒，可用于吸附水中有機(jī)污染物，且去除效果顯著。
【專利說明】一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境功能材料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在自然環(huán)境中，鐵元素主要以鐵(氫)氧化物礦物的形式存在，由于它們具有比表面積大，反應(yīng)性強(qiáng)，能吸附重金屬和有機(jī)污染物質(zhì)及具有較高的反應(yīng)活性等特性，所以對(duì)四大圈層中物質(zhì)成分及其彼此之間的輸運(yùn)起著重要的調(diào)節(jié)作用。針鐵礦是自然界中廣泛存在且十分重要的鐵(氫)氧化物之一，穩(wěn)定存在于酸性土壤中，其具有的界面作用和表面氧化還原反應(yīng)在環(huán)境地球化學(xué)過程中起著十分重要的作用。在現(xiàn)代環(huán)境中，針鐵礦可以對(duì)大氣、水體和沉積物的有機(jī)污染物和重金屬離子進(jìn)行吸附和催化氧化作用，改變它們的存在形態(tài)以及它們的遷移性、毒性和生態(tài)效應(yīng)，因此針鐵礦在環(huán)境的治理和修復(fù)方面顯示了其優(yōu)越的特性。
[0003]納米微粒由于具有更大的比表面且表面原子配位不足，較大塊材料有更多的表面吸附點(diǎn)位，具有更強(qiáng)的吸附性。針鐵礦作為天然的無(wú)機(jī)礦物，對(duì)水體中的金屬離子和有機(jī)物都有良好的吸附特性。鑒于這些，針對(duì)針鐵礦納米微粒吸附去除水體中的重金屬及某些有機(jī)污染的吸附效能和吸附機(jī)理都有一些報(bào)道。但天然的針鐵礦對(duì)有機(jī)物和金屬的吸附能力有限，為了使針鐵礦能得到更廣泛的應(yīng)用，提高針鐵礦處理污水和廢水的能力，在使用針鐵礦處理廢水時(shí)，可考慮對(duì)針鐵礦進(jìn)行改性。用表面活性劑對(duì)吸附劑進(jìn)行改性后進(jìn)而處理廢水是目前國(guó)內(nèi)外環(huán)保研究者研究的熱點(diǎn)之一。但是用表面活性劑對(duì)針鐵礦進(jìn)行表面改性并未報(bào)道。
[0004]Chengzhen Wei 等[Wei C，Qiao P, Nan Z: Size-controlled synthesis ofRod-like a -FeOOH nanostructure.Materials Science and Engineering: C.32(6)，1524 (2012).]在以FeCljP NaOH為原料水熱法制備針鐵礦過程中加入了絡(luò)合劑Na2EDTA,制備出了形貌均一的棒狀納米針鐵礦。但制備出的針鐵礦在用于吸附水中污染物時(shí)，仍與以往針狀礦一樣存在去除效果不理想的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法，具體步驟為:
O將表面活性劑溶液緩慢滴加到三價(jià)鐵溶液中，攪拌形成均勻的微乳液；
2)將強(qiáng)堿溶液緩慢滴入攪拌的微乳液中，調(diào)節(jié)pH值在12-13，滴加完畢后，持續(xù)快速攪拌使其混合均勻；
3)將步驟2的混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，于80-140°C下水熱反應(yīng)4h以上，固液分離、洗滌、干燥、研磨過篩后得表面活性劑改性的針鐵礦。[0007]步驟(I)中所述的三價(jià)鐵溶液為FeCl3溶液，濃度為lmol/L ;表面活性劑溶液為十二烷基硫酸鈉(C12H25NaO4S)溶液，濃度為0.1-0.3mol/L ;攪拌時(shí)間為10_30min。
[0008]步驟(2)中所述的強(qiáng)堿溶液為NaOH或KOH溶液，濃度為0.5-lmol/L ;攪拌混合時(shí)間為30min ;所述的pH值優(yōu)選12。
[0009]步驟(3)中所述的干燥溫度為60_70°C。
[0010]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明的有益效果是:
I)本發(fā)明采用一步水熱法制備表面活性劑改性的針鐵礦，不僅可以控制針鐵礦的納米顆粒尺寸和形貌，同時(shí)可以將納米顆粒進(jìn)行表面改性，方法簡(jiǎn)便易行。
[0011]2)本發(fā)明的針鐵礦為表面經(jīng)表面活性劑改性的形貌均一的長(zhǎng)桿狀納米顆粒，可用于吸附水中有機(jī)污染物，且去除效果顯著。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例2制備的產(chǎn)品的XRD圖。
[0013]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2制備的產(chǎn)品的FT-1R圖。
[0014]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制備的產(chǎn)品的TEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體的實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明:
實(shí)施例1
將IOmmol的FeCl3.6H20和Immol的C12H25NaO4S (SDS)分別加入到IOmL的去離子水中攪拌至溶解，然后將SDS溶液緩慢滴加入FeCl3溶液中形成均勻的微乳液，再用1.0mol/L的NaOH緩慢調(diào)節(jié)微乳液pH至12.01，持續(xù)攪拌30min。隨后將混合液轉(zhuǎn)移到IOOmL的高壓反應(yīng)釜，用蒸餾水稀釋至體積的80%，在100°C下加熱4h后，冷卻至室溫，然后進(jìn)行抽濾，用蒸餾水反復(fù)清洗沉淀多次，之后在60°C干燥12h，經(jīng)研磨過篩(< 0.35mm)后制得長(zhǎng)桿狀的表面活性劑改性的針鐵礦。
[0016]實(shí)施例2
將IOmmol的FeCl3.6H20和3mmol的C12H25NaO4S (SDS)分別加入到IOmL的去離子水中攪拌至溶解，然后將SDS溶液緩慢滴加入FeCl3溶液中形成均勻的微乳液，再用1.0mol/L的KOH緩慢調(diào)節(jié)微乳液pH至12.01，持續(xù)攪拌30min。隨后將混合液轉(zhuǎn)移到IOOmL的高壓反應(yīng)釜，用蒸餾水稀釋至體積的80%，在140°C下加熱8h后，冷卻至室溫，然后進(jìn)行抽濾，用蒸餾水反復(fù)清洗沉淀多次，之后在60°C干燥12h，經(jīng)研磨過篩(< 0.35mm)后制得長(zhǎng)桿狀的表面活性劑改性的針鐵礦。制得產(chǎn)品的XRD、FT-1R及TEM圖如附圖1_3所示。其中FT-1R圖可以發(fā)現(xiàn)在2918 CnT1和2850 cnT1處各出現(xiàn)一個(gè)吸收峰，它們分別對(duì)應(yīng)于亞甲基和甲基的對(duì)稱和不對(duì)稱的伸縮振動(dòng)峰，在1215CHT1出現(xiàn)的吸收峰是-S=O的彎曲振動(dòng)峰，這些都表明a-FeOOH表面有SDS附著。TEM圖可以看出，制備的針鐵礦為形貌均一，表面光滑的長(zhǎng)桿狀納米顆粒。
[0017]實(shí)施例3
將IOmmol的FeCl3.6Η20和3mmol的C12H25NaO4S (SDS)分別加入到IOmL的去離子水中攪拌至溶解，然后將SDS溶液緩慢滴加入FeCl3溶液中形成均勻的微乳液，再用1.0mol/L的NaOH緩慢調(diào)節(jié)微乳液pH至12.01，持續(xù)攪拌30min。隨后將混合液轉(zhuǎn)移到IOOmL的高壓反應(yīng)釜，用蒸餾水稀釋至體積的80%，在80°C下加熱8h后，冷卻至室溫，然后進(jìn)行抽濾，用蒸餾水反復(fù)清洗沉淀多次，之后在60°C干燥12h，經(jīng)研磨過篩(< 0.35mm)后制得長(zhǎng)桿狀的表面活性劑改性的針鐵礦。
[0018]實(shí)施例4
將IOmmol的FeCl3.6H20和2mmol的C12H25NaO4S (SDS)分別加入到IOmL的去離子水中攪拌至溶解，然后將SDS溶液緩慢滴加入FeCl3溶液中形成均勻的微乳液，再用0.5mol/L的NaOH緩慢調(diào)節(jié)微乳液pH至12.01，持續(xù)攪拌30min。隨后將混合液轉(zhuǎn)移到IOOmL的高壓反應(yīng)釜，用蒸餾水稀釋至體積的80%，在120°C下加熱8h后，冷卻至室溫，然后進(jìn)行抽濾，用蒸餾水反復(fù)清洗沉淀多次，之后在60°C干燥12h，經(jīng)研磨過篩(< 0.35mm)后制得長(zhǎng)桿狀的表面活性劑改性的針鐵礦。
[0019]對(duì)比例
將IOmmol的FeCl3.6H20和2mmol的Na2EDTA分別加入到IOmL的去離子水中攪拌至溶解，然后將SDS溶液緩慢滴加入FeCl3溶液中形成均勻的微乳液，再用0.5mol/L的NaOH緩慢調(diào)節(jié)微乳液PH至12.01，持續(xù)攪拌30min。隨后將混合液轉(zhuǎn)移到IOOmL的高壓反應(yīng)釜，用蒸餾水稀釋至體積的80%，在120°C下加熱8h后，冷卻至室溫，然后進(jìn)行抽濾，用蒸餾水反復(fù)清洗沉淀多次，之后在60°C干燥12h，經(jīng)研磨過篩(< 0.35mm)后制得棒狀的針鐵礦。
[0020]應(yīng)用例
將實(shí)施例1至實(shí)施例4及對(duì)比例制得的針鐵礦分別用于吸附亞甲基藍(lán)初始濃度為200mg/L的水溶液，針鐵礦投加量均為0.5g/L，溫度為30°C，pH為6.69時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明實(shí)施例制得針鐵礦的吸附效果都為53%以上，而對(duì)比例的吸附效果僅為20%。
【權(quán)利要求】
1.一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法，其特征在于具體步驟為: 步驟(I )、將表面活性劑溶液緩慢滴加到三價(jià)鐵溶液中，攪拌形成均勻的微乳液； 步驟(2)、將強(qiáng)堿溶液緩慢滴入攪拌的微乳液中，調(diào)節(jié)pH值在12-13，滴加完畢后，持續(xù)快速攪拌使其混合均勻； 步驟(3)、將步驟2的混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，于80-140°C下水熱反應(yīng)4h以上，固液分離、洗滌、干燥、研磨過篩后得表面活性劑改性的針鐵礦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法，其特征在于步驟(1)中所述的三價(jià)鐵溶液為FeCl3溶液，濃度為lmol/L ;表面活性劑溶液為十二烷基硫酸鈉溶液，濃度為0.1-0.3mol/L ;攪拌時(shí)間為10_30min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法，其特征在于步驟(2)中所述的強(qiáng)堿溶液為NaOH或KOH溶液，濃度為0.5-lmol/L ;攪拌混合時(shí)間為30min ;所述的pH值為12。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法，其特征在于步驟(3)中所述的干燥溫度為6 0-70°C。
【文檔編號(hào)】B82Y40/00GK103599765SQ201310583227
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】張晉華, 朱曉萌, 徐寸發(fā), 于昆, 張春艷 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)