[发明专利]一种粗糙表面核壳型磁性水处理剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种粗糙表面核壳型磁性水处理剂、制备方法及其应用，涉及水处理剂的制备技术领域。其包括含苯环的粗糙表面核壳型磁性水处理剂Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;@RPMO‑Ph及含巯基的粗糙表面核壳型磁性水处理剂Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;@RPMO‑SH；该制备方法以包裹了一层二氧化硅的磁性纳米粒子(Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@SiOsubgt;2/subgt;)为模板，采用生长诱导腐蚀法合成出两种粗糙表面的磁性吸附剂，并通过在它们二氧化硅骨架中分别杂化苯环或巯基，用于除去水中的有机染料及重金属离子。本发明合成的水处理剂不但经济绿色，而且稳定性好，具有较大的吸附量和较快的吸附速率，该水处理剂还可以循环多次使用。

技术领域

本发明涉及水处理剂的制备技术领域，具体涉及一种适用于油田污水、炼化污水、工业污水处理等方面的水处理剂，特别涉及一种粗糙表面核壳性磁性水处理剂、制备方法及其应用。

背景技术

有机染料是常见的化工用品，其价格低廉，可大批量生产，在染织、涂料、油墨等多种工业中大量使用，有机染料排入水中能够带来十分严重的污染。有机染料几乎都含有苯环，所以大部分有机染料具有剧毒的性质，对生物的健康具有严重的影响。除此之外，染料会使水体可见度变差，阳光很难通过水体进入河底，使得河流中藻类和水草的光合作用受到阻碍，进一步导致水中的氧气含量下降，严重影响鱼虾等水生生物的生长与繁衍，严重破坏水中的生物链系统。重金属离子同样对人和动物造成严重的健康影响，而且很多工业生产都伴随着重金属离子的产生，这些企业排出的废水中一般含有较高含量的铜、铅、镍、镉汞等重金属离子。重金属类的污染物特别难分解，可以长时间的一直存在，最终通过还是转移到我们人类自身体内，损害我们人类的健康。针对有机染料及重金属离子水污染，各种各样的方法被开发出来，如膜分离法、离子交换法、化学沉淀法及吸附法等等，其中吸附法因其高效快捷，经济简便被广泛应用，各种各样的水处理剂也被研发出来。

申请号202010932953.7公开了一种磁性农田重金属吸附剂制备方法，首先采用碳包裹二氧化硅，并在硫酸铝和氯化铝中制备成交联剂，然后利用吸水树脂将交联剂制备成交联聚合物，最后进一步处理成磁性水处理剂。该磁性水处理剂通过无机与有机吸附材料复合，既可以发挥吸附树脂上-COONa，-CONH₂等基团对重金属的螯合吸附作用，又可以通过无机材料凹凸棒的多孔道纳米结构对重金属的吸附固化。

申请号202011153179.6公开了一种分离富集植物油中黄曲霉毒素的方法，主要是将植物油与易溶黄曲霉毒素的萃取剂混合后，加入磁性水处理剂MWCNTs-Fe₃O₄纳米颗粒进行振荡吸附，然后用磁铁吸附磁性水处理剂。

随着对水处理剂的进一步研究，中空介孔氧化硅类水处理剂因其材料来源广泛，价格低廉，绿色环保等优点成为研究重点。中空介孔氧化硅表面孔道分布丰富，比表面积大，亲水性好，因此可以用于吸附污水中的有机物及重金属离子。人们发现中空介孔二氧化硅虽然对氯苯酸有一定的吸附能力，但是单纯-Si-O-Si-构架的二氧化硅吸附效果并不好。经过研究，人们发现在中空介孔二氧化硅表面和孔道中嫁接或直接引入不同的官能团分子，能很好的解决了吸附量低的问题。但是单纯的介孔硅水处理剂难以回收和再利用。因此开发出一种高效率、易回收的水处理剂成为目前的研究热点。单纯的介孔二氧化硅水处理剂存在回收困难的问题。而四氧化三铁具有超顺磁性，具有极高的磁响应性能。因此将具有超顺磁性的四氧化三铁与具有极高比表面积的介孔二氧化硅结合，便可以研发出一种既具有较高吸附性能，又易回收再利用的磁性水处理剂。

现有技术有关磁性水处理剂方面的研究报道主要有：