[发明专利]晶态硅藻土负载纳米Fe3O4的大比表面双功能磁性吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种晶态硅藻土负载纳米Fe₃O₄的大比表面双功能磁性吸附剂及其制备方法，属于重金属污染治理技术领域。本发明选用纯度低的晶态硅藻土做载体，在无需保护气氛、无需有机修饰改性、无需焙烧的情况下，利用共沉淀法通过控制合成条件制备了晶态硅藻土负载纳米Fe₃O₄的大比表面双功能磁性吸附剂，其制备方法包括配置特定摩尔比的晶态硅藻土‑铁盐‑亚铁盐的混合液，复合前驱体的制备、熟化、磁性分离、洗涤、鼓风干燥、轻微研磨等步骤。该发明合成工艺环保、简单可控、成本低廉、易于生产。合成的晶态硅藻土负载纳米Fe₃O₄的大比表面双功能磁性吸附剂，粒径5～30μm，比表面积70～140m²/g，磁性大易回收，其无论是对Cu²⁺、Cd²⁺、VO₃^‑、Cr₂O₇^2‑的单一污染液，还是对这四种阴阳离子共存的复杂污染液，对阴、阳离子同时治理的效果都非常优异。

技术领域

本发明公开了一种晶态硅藻土负载纳米Fe₃O₄的大比表面双功能磁性吸附剂及其制备方法，属于重金属污染治理技术领域。

背景技术

随着工业的极速发展以及城市化进程的加快，越来越多的工业污染物被排放到环境中，其中以重金属污染水体问题尤为严重，具有代表性的是Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Hg⁺等阳离子形式的重金属污染以及VO_3-、VO₄^3-、Cr₂O₇^2-、CrO₄^2-等阴离子形式的重金属污染。这两类污染废水一般都具有较高的毒性及难降解性，被排放进入环境后往往形成阴、阳多离子共存的复杂重金属污染水体，里面的重金属污染物在各介质间交替运动，形成对环境的持久性污染，在严重危害生态系统的同时，也会对人类的生活和健康构成严重的威胁。因此，如何科学有效地解决多种阴、阳离子共存的复杂重金属污染水体对环境及人类的危害日益重要，同时已经成为世界各国以及广大环保科研工作者研究关注的热点之一。

目前针对水中重金属污染物治理的方法主要有化学沉淀法、膜分离法、电解法、离子交换法及吸附法。在这些方法中，吸附法是最为常用的一种方法，其具有高效、操作简单、选择性好及吸附剂可重复使用的优势。目前吸附法治理可溶性阴、阳多离子共存的重金属污染物的主要策略是分步处理法，即先利用一种吸附材料选择性吸附废水中的一种电性的离子，而后再选用另外一种吸附材料吸附相反电性的离子。如采用富含酸性中心的吸附材料去除阳离子，再用含有碱性中心的吸附材料去除阴离子，这种方法对于简单的离子体系是有效的。但是对于阴、阳多离子共存的复杂水溶液体系，因受腐殖酸浓度、酸碱度、离子强度、温度和溶解氧的循环等各种因素影响，不同离子和不同基团之间会发生电荷传质、氢键作用、疏水作用等，导致阴、阳离子在吸附材料上发生吸附/络合、解吸释放和迁移转化等复杂的变化，因此很难取得满意的净化效果。此外，分步吸附处理法，吸附反应、分离和回收过程重复进行，耗时耗力成本高。因此，发展同时具有双功能活性吸附位点的材料，使之既具有阴离子吸附位点同时也具有特定阳离子吸附位点，则可以实现对废水中阴、阳离子的同时吸附脱除，从而达到对重金属污染液的理想治理效果。

但是，要在同一个吸附材料表面使荷电性相反的酸、碱位点“和平共处”，必须先解决相互之间自发复合而引起的活性位点中和问题，否则难以获得良好的效果。要想实现对重金属污染液中阴、阳离子同时吸附脱除的目的，我们必须研发符合要求的双功能吸附材料。