[发明专利]一种复合磁性羟基磷灰石大球吸附材料的制备方法

说明书

本发明涉及了一种复合磁性羟基磷灰石大球吸附材料的制备及应用。属于吸附复合材料的制备和水处理应用领域。首先在预先制备的磁性四氧化三铁表面修饰羧基基团，继而向反应体系中引入钙离子时，磁球表面的羧酸根离子能够吸附钙离子，最终形成单分散磁性四氧化三铁。随后在磁球表面包覆多孔惰性介质，成功制备出复合磁性羟基磷灰石大球吸附材料。该种材料具备大球大尺寸和良好的磁响应特点，能够同时适用于工业大批量水污染处理及实验室小规模应用；且包覆在大球中纳米颗粒能够有效增大吸附比表面积，提高吸附量。本发明制备的复合磁性羟基磷灰石大球吸附材料，制备方法简单，重现性良好，且制备出的材料对水体中金属离子具有较高吸附量。

技术领域

本发明涉及一种吸附大球制备方法，特别涉及一种复合磁性羟基磷灰石大球吸附材料的制备方法。

背景技术

随着经济的发展，重金属污染是污染现已成为当前人类所需要解决的重大问题之一。目前处理水体的方法主要有：化学共沉淀、离子交换、电化学处理、生化处理、吸附法等，其中吸附法是一种最为简单、高效、灵活的重金属水污染处理方式。目前常用的吸附剂主要有活性炭、沸石、粘土、生物质和高分子材料等。这些材料往往存在有吸附容量低、分离困难、成本高昂的缺点，因此开发成本低廉、易分离、吸附效果良好的吸附剂来处理重金属废水，现已成研究热点之一。

矿物材料作为吸附剂具有丰富的资源、低成本、过程简单、容易使用的优点。矿物中的磷矿石家族由于独特的晶体结构，被认为有望成为重金属离子的新型环境功能材料。羟基磷灰石作为磷矿石家族的一员，对金属离子具有高吸附量，常被应用于吸附水体中的重金属离子(Cu、Cd、Co、Pb、Zn、Ni)(Xiao et al.,2015；Jiang et al.,2012；Feng et al.,2010)，现阶段受到土壤修复和水体治理研究学们的广泛关注。纳米尺度的羟基磷灰石虽然具有较高的吸附性能，但在水体中难以回收。在此基础上，研究学者们将传统的羟基磷灰石同磁性核心结合，使其既具有纳米羟基磷灰石的高吸附性能，又具有磁性颗粒的可操作性(Cui et al.,2015；Cui et al.,2014)。

然而工业应用对大颗粒的需求与高比表面积的小颗粒是不可兼得的，将纳米颗粒包覆于惰性介质中为解决这一难题提供的新的思路。琼脂糖是一类天然多糖聚合物，其具有孔隙率大、亲水性好、广泛的pH稳定性的特点(Stone et al.,2009；Du et al.,2011)。因而，常被应用于分离领域。在此基础上，我们提出将磁性颗粒同琼脂糖进行复合，使其即具有纳米颗粒高比表面积、高吸附量的特点；又同时拥有大球大尺寸和磁响应的特点，既能满足大规模处理的过滤分离应用要求，又便于微量处理磁回收。

吸附量是评价吸附剂的一个重要标准，提高该种吸附剂吸附量的关键在于对该种复合大球的吸附核心—磁性羟基磷灰石进行优化、改良。然而遗憾的是，现阶段报道的磁性羟基磷灰石制备方法，常为“一锅煮的方法”—将磁性核心及钙盐、磷酸盐同时置于同一反应体系进行反应。该种方法制备出的磁性羟基磷灰石往往会出现无包覆、包覆不均等情况，难以实现真正意义上的的高性能磁性羟基磷灰石的制备，进一步会造成吸附效率的降低。

双甘膦是一种同时具有磷酸基团和二乙酸基团的小分子化合物。其具有的磷酸基团可以同磁性核心结合；而存在的二乙酸基团则可同Ca²⁺进行螯合(Sahoo et al.,2011)。在此基础上，我们首次提出在磁性核心表面修饰上一层二乙酸基团，使其能够在磁性核心表面均匀螯合上Ca²⁺，最终到达在表面均匀沉淀上羟基磷灰石，制备出具有高分散性能的磁性羟基磷灰石的目的。

发明内容

针对背景技术中存在的不足，本发明提供了一种即适宜于工业又适宜实验室，且同时具有高吸附量的纳米磁性颗粒复合大球的制备方法，其具体方案如下：

一种复合磁性羟基磷灰石大球的制备方法，其特征在于：