[发明专利]一种吸附土霉素的磁性纳米粒子的制备方法

说明书

本发明属于无机复合材料与技术领域，具体涉及一种功能化磁性纳米粒子的制备方法。首先通过溶剂热合成法制备出Fe₃O₄纳米微球，以制备的Fe₃O₄为核，然后通过水热合成法在其表面修饰薄层的ZnO@Co₃O₄外壳。磁性纳米粒子的粒径呈球形，直径约为130～150 nm，外壳厚度约为5～10 nm。该材料具有良好的磁性，稳定的化学性质，形貌规则，分散性好，吸附能力强，制备过程环保无污染，可用于抗生素污染水体中土霉素的有效去除，在水处理技术领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于无机复合材料与技术领域，具体涉及一种新型磁性纳米微球的制备方法，此磁性材料可应用于抗生素污染水体中土霉素的吸附。

背景技术

近年来，抗生素被广泛用于人类医疗及畜禽养殖，随着需求与生产的迅速增长，抗生素造成的污染已经成为世界性难题。目前，畜禽养殖业中滥用抗生素的现象普遍存在，而抗生素在受药生物体内吸收率低，绝大部分的药物经代谢排出生物体外，进而造成土壤、水环境的污染。与此同时，其庞大的需求量使得抗生素生产企业数量大幅増多，制药产生的废水也会对环境造成污染。据报道我国的主要河流—海河、长江入海口、黄浦江、珠江、辽河的部分点位中都检查出了抗生素，而在南京居民饮用水中检出四环素、土霉素、金霉素等6种抗生素。因此药厂废水及饮用水源中抗生素的有效去除刻不容缓。

我国每年四环素类抗生素的使用量约为9.7×10⁴吨，是目前使用量位居第二位的抗生素类药物。四环素是由放线菌属产生的一类广谱抗生素，主要包括四环素、金霉素、土霉素、强力霉素等。四环素类抗生素主要用于各种革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌导致的感染，较高浓度时具有一定的杀菌作用。目前处理四环素类抗生素污染水体的方法主要有生物处理法和物理化学处理法两大类。其中吸附法由于具有便捷高效、无二次污染等优点受到广泛青睐。用于吸附四环素类抗生素的吸附剂主要包括蒙脱石、沸石、活性炭、碳纳米管等。其中活性炭是水中污染物去除最有效的吸附剂之一，而活性炭一般价格昂贵，而且吸附剂难以固液分离及再生，限制了其在该方向中的广泛应用。

针对以上问题，本发明制备了一种壳-核结构的磁性纳米微球，不但解决了传统吸附剂固液分离难的问题，而且吸附剂的制备方法简单、成本低，对四环素类抗生素（以土霉素为代表）吸附容量高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明制备出对土霉素吸附容量高的无毒环保的磁性材料。其特征在于，采用“两步法”制备壳-核结构的磁性纳米微球为吸附剂，然后考察其对土霉素的吸附能力。

第一步将2.7 g FeCl₃·6H₂O、7.2 g NaAc和2.0 g聚乙二醇加入到80 mL乙二醇中磁力搅拌20 min，将溶液转移到100 mL合成釜中，密封后放入烘箱，180～200 ^oC下反应8h，反应结束后冷却至室温，用磁铁分离出黑色沉淀，用无水乙醇和去离子水洗涤，60 ^oC下真空干燥3～6 h得到磁性Fe₃O₄。

第二步将0.1 g Fe₃O₄，1～2 mmol Co(NO₃)₂·6H₂O、1～2 mmol Zn(NO₃)₂·6H₂O、4～8 mmol的NH₄F和8～16 mmol的尿素依次溶于30 mL去离子水中，超声10 min至混合均匀，在烘箱中120℃反应6～10 h。反应完成后冷却至室温，用去离子水和无水乙醇多次洗涤，在真空干燥箱中 60℃烘干，300～350 ℃煅烧2 h，得到负载多金属氧化物外壳的复合材料M@ZnO@Co₃O₄。