[发明专利]磁性纳米复合物的制备和去除水中酚类污染物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种磁性纳米复合物的制备方法，以及用所制备的复合物去除水中酚类污染物的方法。

背景技术

酚类化合物是一类毒性大、难降解的持久性有机污染物，具有环境持久性、生物累积性、长距离迁移能力和生物危害性，能导致生物体内分泌紊乱、生殖及免疫机能失调、神经行为和发育紊乱，且具有三致(致畸、致癌、致突变)效应。随着经济的迅速发展，酚类化合物的使用量逐年上升。它广泛存在于焦化、塑料、染料、医药、香料和农药等工业废水中。美国环保局(EPA)颁布的129种优先控制污染物中就有11种酚类化合物,我国水中优先控制污染物黑名单68项中有6项是酚类化合物,因此含酚废水的治理已引起政府机构和环保部门的高度重视。

目前处理含酚废水主要采用的方法，包括化学氧化法、膜分离法、光催化氧化法、混凝法及生物处理方法等。这些方法均具有成本高，去除效率低、操作繁琐等缺陷。吸附法，作为一种传统的废水处理方法，目前被广泛应用于多种污染物的去除。然而多数吸附剂的合成方法不够完善，吸附效率不高，重复利用率低。因此，研发一种去除效率高、操作简单、可重复利用、经济节约的去除酚类污染物的方法尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种磁性纳米复合物的制备方法，以及用所制备的复合物去除水中酚类污染物的方法。该去除方法操作简单、无二次污染、吸附剂易分离回收，可重复利用，经济节约，易实现规模化应用。

本发明提供的一种磁性纳米复合物的制备方法，步骤包括：

(1)羧甲基-β-环糊精聚合物(CMCDP)的制备：可参照文献(Michael Fernández,Maria L.Villalonga,Alex Fragoso,Roberto Cao,MaysaReynaldo Villalong.α-Chymotrypsin stabilization by chemical conjugation with O-carboxymethyl-poly-β-cyclodextrin[J],Process Biochemistry,2004,39,535–539)制备；

(2)羧甲基-β-环糊精聚合物功能化的Fe₃O₄磁性纳米复合物(CMCDP-MNPs)的制备：将FeCl₃·6H₂O、FeCl₂·4H₂O和步骤(1)制备的CMCDP溶解于二次蒸馏水中，在80℃-90℃、氮气氛围下快速搅拌5-15min后用氢氧化钠调节溶液pH至9，继续搅拌4h后冷却至室温，用二次蒸馏水磁吸分离3次，真空干燥箱中50℃烘干，即得到CMCDP-MNPs。

所述的FeCl₃·6H₂O、FeCl₂·4H₂O、CMCDP和二次蒸馏水的质量比为2.5-3︰1︰1.7-3︰60。

用上述所制备的CMCDP-MNPs复合物去除水中酚类污染物的方法，步骤包括：

将浓度为5～30mg/L的酚类污染物的废水调节pH至5，加入CMCDP-MNPs复合物，CMCDP-MNPs和废水的质量比为0.0002︰1；在常温下振荡4h后，磁滞分离，再用洗脱剂洗脱，获得再生的磁性纳米复合物。

所述的酚类污染物为双酚A或间苯二酚溶液。

所述的洗脱剂是甲醇︰乙酸＝19:1(V:V)的混合溶液。

所述的脱附过程是将吸附饱和的磁性纳米复合物置于强磁场下进行固液分离，分离后的固体重新分散于过量的甲醇：乙酸＝19:1(V:V)的混合溶液中，超声振荡1h后磁吸分离，用二次蒸馏水冲洗3次，真空干燥箱中50℃烘干，即得到再生的磁性纳米复合物。

与现有技术相比，本发明的优点：本发明中涉及的磁性纳米复合物制备方法简单，反应条件温和，粒径约为15nm，稳定性和分散性良好。它结合了磁性纳米粒子的高比表面积、磁响应特点和羧甲基-β-环糊精聚合物对酚类污染物的包和作用的特点，因此对溶液中酚类污染物有优良的吸附能力，在外置磁场中能够迅速与溶液分离，易回收，脱附后可重复利用，节约经济成本，操作简单，易实现规模化应用。

附图说明

图1为CMCDP-MNPs的透射电镜图。

图2为CMCDP-MNPs的傅里叶红外光谱图。

图3为CMCDP-MNPs的磁化率曲线。