[发明专利]一种磁性微球及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种磁性微球及其制备方法和应用，该方法包括以下步骤：(1)配置一定体积浓度的乙酸水溶液；(2)将壳聚糖、氧化铈和四氧化三铁粉末加入到乙酸水溶液中，搅拌混合得到壳聚糖混合溶液A；(3)将液体石蜡和Span‑80搅拌混匀，得到混合溶液B；(4)将壳聚糖混合溶液A加入到混合溶液B中，水浴加热并搅拌，得到混合溶液C；(5)向混合溶液C中加入戊二醛水溶液，并反应一定时间；(6)调节反应液的pH，再反应一段时间；(7)反应产物经清洗、过滤、干燥后，得到磁性CS,CeO₂@Fe₃O₄微球，应用于处理含染料的废水。与现有技术相比，本发明具有对外界施加的磁场实现快速响应，达到分离速度快，磁性、比表面积大，吸附性能良好，回收效率高等优点。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种磁性微球及其制备方法和应 用。

背景技术

水是生命之源，是所有生物基体构成的基石。随着现代工业发展，以多种 途径排放到水中的污染物的种类和数量也急剧上升，使得水环境遭到了非常严 重的污染。我国是一个染料生产大国，我国所产的染料占约占世界的1/6。随 废水流失的染料流失率约2％，在使用过程中流失的染料约占染料本身使用量 的10％，这加剧了染料的浪费。

目前，我国排放的染料废水主要是由芳香烃和杂环化合物为母体(主要分 子结构)的复杂化合物。这些染料的毒性较强、色度较高、所含的酸碱性较强、 能使水质发生较大的变化(恶化)，所以(生物)降解比较困难。此外，若该 种染料排放到水中，它能吸收自然光，影响人们的感官，如果未达标处理就直 接排放到水体中，会使水体和土壤遭到严重的破坏。若染料中含有的有毒、有 害的物质进入到生物食物链，会严重威胁到人类的生命安全，最后会影响到整 个生态环境。并且，如今的染料随着环境的变化逐渐有着往抗热、抗光解、抗 生物氧化趋势发展，从而使染料废水的处理变得更加艰巨。所以，如何解决染 料废水的污染已经成为近几年来国内外研究者关注的热点。

由于染料废水中所含污染物的化学结构比较稳定，使用普通的生物和化学 的处理方法，达不到工业上所需的工程技术和成本的要求。然而物理中的吸附 法，在自然条件自然发生，基本不需要消耗其它额外的能源，整个处理过程无 毒无害且成本相对较低，这引起了研究者们的极大关注。研发新型或高效的吸 附材料，一直都是当前水处理领域的热点和难点。

壳聚糖具有较好的生物相容性、生物可降解性、粘合性、吸附性、抗菌性 和安全性等，这些独特的性质使其在农业、食品、医学和环保方面都具有潜在 的应用价值。在环保方面，壳聚糖主要用于水体污染治理。作为一种天然的碱 性多糖，壳聚糖的分子链上含有大量自由的氨基和羟基，能与许多类型的染料 分子和重金属离子保持很高的亲和性，它们之间主要通过氢键、范德华力、静 电引力等相互吸附。但是目前大部分吸附材料包括壳聚糖材料在内的基本都存 在分离困难、回收效率低的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种对外界 施加的磁场实现快速响应，达到分离速度快，磁性、比表面积大，吸附性能良 好，回收效率高的磁性微球及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

发明人了解到，壳聚糖本是一种优异的吸附材料，相比较于有些材料吸附 效果更好。并且在自然界广泛存在，是仅次于纤维素的生物大分子，易于获得 价格低廉。氧化铈是一种重要的稀土金属氧化物，具有良好的热力学稳定性、 氧缺陷和氧储存释放的能力被广泛用于催化和水处理领域。目前报道的氧化铈 材料主要有一维结构(如纳米管、纳米线、纳米棒和纳米颗粒等)，二维结构 (如纳米盘、纳米片)等促进了材料吸附和光催化性能。

但是，颗粒较小的壳聚糖、氧化铈材料具有较强的吸附性能，但不易于回 收再利用，因此将增加处理的成本，且易造成二次污染；而本发明中，磁性壳 聚糖材料一方面具有壳聚糖、氧化铈优异的吸附性能，另一方面具有磁性，方 便材料的分离、回收，具有良好的吸附应用前景，具体方案如下：