[发明专利]一种改性磁性纳米粒子及其应用在审

专利信息
申请号: 201910784343.4 申请日: 2019-08-23
公开(公告)号: CN110548478A 公开(公告)日: 2019-12-10
发明(设计)人: 刘丹;李嘉唯;唐江宏 申请(专利权)人: 江苏理工学院
主分类号: B01J20/10 分类号: B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30
代理公司: 32231 常州佰业腾飞专利代理事务所(普通合伙) 代理人: 陈丽萍
地址: 213001 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 磁性纳米粒子 番红花红T 去除 羧甲基纤维素 生物相容性 包覆的 改性 胶体稳定性 生物降解性 水质 表面包覆 表面硅烷 二氧化硅 接枝改性 低成本 滴定法 偶联剂 检测 包覆 浸出 水中 制备 聚合 应用 环保
【说明书】:

发明涉及一种改性磁性纳米粒子及其应用,通过在磁性纳米粒子表面包覆二氧化硅,并对其进行表面硅烷偶联剂的接枝改性来防止磁性纳米粒子的聚合和浸出,再进行表面羧甲基纤维素(CMC)的包覆,制备出CMC包覆的Fe3O4@SiO2,由于羧甲基纤维素环保、低成本,其溶解性、生物相容性和生物降解性均较好,从而可以提高磁性纳米粒子的胶体稳定性和生物相容性;所制得的改性磁性纳米粒子—CMC包覆的Fe3O4@SiO2对番红花红T有去除作用,可应用于去除和检测水质中存在的番红花红T,对水质中存在的番红花红T的去除率为50%左右;本发明的检测水中番红花红T的方法相较于实验室滴定法简便,且准确性较高。

技术领域

本发明涉及废水治理技术领域,具体涉及一种改性磁性纳米粒子及其应用。

背景技术

染料是废水治理中最难处理的工业污染物之一,它抑制阳光进入河流,影响水生生态系统。某些染料及其降解产物会引起人类中毒、过敏、皮肤刺激和癌症等不良反应。番红花红T广泛应用于纺织、印染和油墨工业领域,还应用于对纸张、玩具和一些塑料制品的染色。

目前,人们提出了几种去除废水中染料的方法,其中常用的是生物氧化法、化学沉淀法和吸附法,因为具有成本低、效率高、速度快、容量大、适应性强和易操作等特点,吸附法成为应用最多的方法,并且该方法还可以去除传统的生物法不能有效去除的化学物质。

此外,近年来,基于磁性纳米粒子(MNPS)吸附剂的制备简单、易于分离而备受关注,而大多数是以Fe3O4 MNPS为基础的吸附剂,但是该Fe3O4 MNPS在酸性条件下存在自氧化、毒性、聚集和浸出等缺陷,因此需要对其进行改性。

发明内容

为了解决Fe3O4 MNPS在酸性条件下存在自氧化、毒性、聚集和浸出的缺陷,而提供一种改性磁性纳米粒子及其应用。

本发明通过以下技术方案实现:

一种改性磁性纳米粒子,由以下步骤制得:

(1)Fe3O4的制备:将三氯化铁溶于乙二醇中,搅拌溶解后,依次加入乙酸钠、聚乙二醇,继续搅拌1h以上,加热反应,待反应结束后,以磁性分离产生的黑色产物,反复醇洗和水洗,干燥,制得Fe3O4磁性纳米粒子;

(2)表面改性:将Fe3O4磁性纳米粒子分散于乙醇和水的混合溶液中,加入硅酸四乙酯的乙醇溶液,搅拌反应4-8h后,以磁性分离产物,反复醇洗和水洗,干燥;将干燥后的产物分散于乙醇中,加入硅烷偶联剂于室温下搅拌反应4-8h后,以磁性分离产物,反复醇洗和水洗,干燥,得到表面接枝改性的Fe3O4@SiO2

(3)将步骤(2)制得的表面接枝改性的Fe3O4@SiO2、羧甲基纤维素、N,N'-二环己基碳二亚胺溶于N,N-二甲基甲酰胺,超声分散后搅拌2-5h,以磁性分离产物,无水乙醇反复清洗3次,干燥,制得羧甲基纤维素包覆的Fe3O4@SiO2即为所述改性磁性纳米粒子。

进一步地,步骤(1)中所述三氯化铁、乙二醇、乙酸钠、聚乙二醇的质量比为(1-3):(30-40):(6-9):2;所述加热反应的条件为在200℃下反应12h。

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