[发明专利]一种核壳磁性锆基吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种核壳磁性锆基吸附剂及其制备方法及其应用，涉及吸附剂领域。该制备方法包括以下步骤：获取纳米零价铁；将纳米零价铁加溶剂制成悬浊液，接着加入ZrOCl₂溶液，然后加入碱液进行反应，最后进行磁选，磁选出的固体为氢氧化锆包覆纳米零价铁的所述核壳磁性锆基吸附剂。本方法中，纳米零价铁在被包覆和使用过程中不被氧化，保持高磁性。所获得的锆基材料具有高比表面积，可高效去除水中污染物，并可高效回收再生利用。本发明的吸附剂能有效去除水中非金属离子如砷(III)、重金属离子，如锑和铋，吸附率达到90％以上，使用后的吸附剂还可以通过磁吸方式快速回收，并通过碱液浸泡，冲洗、干燥，从而进行多次再生利用。

技术领域

本发明涉及水污染吸附材料领域，尤其涉及一种能去除水中化学污染物的纳米材料。

背景技术

水污染是由有害化学物质造成水的使用价值降低或丧失。污水中的酸、碱、氧化剂，以及铜、镉、汞、砷等化合物，苯、二氯乙烷、乙二醇等有机毒物，会毒死水生生物，影响饮用水源、风景区景观。其中，砷和含砷金属的开采、冶炼，用砷或砷化合物作原料的玻璃、颜料、原药、纸张的生产以及煤的燃烧等过程，都可产生含砷废水、废气和废渣，对环境造成污染。砷和砷化物一般可通过水、大气和食物等途径进入人体，造成危害。其中，三价砷化合物比其他砷化合物毒性更强。

在水污染修复技术中，吸附法因其操作简单、成本低，被认为是最有前途的修复技术。吸附法对溶解态污染物的物理化学分离技术。废水处理中的吸附处理法，主要是指利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附性能，去除废水中多种污染物的过程，处理对象为剧毒物质和生物难降解污染物。但是现有能吸附水中一些重金属离子的吸附剂，尤其是能吸附水中三价砷的吸附剂存在使用后无法回收和重复利用的问题。

发明内容

为了解决现有能吸附水中三价砷的吸附剂在水吸附作用后无法回收和重复利用的问题，本发明以提供一种能吸附水中三价砷且在使用后可以回收重新利用的吸附剂为目的。为此，本发明提出了以下技术方案。

一种核壳磁性锆基吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

S1，获取纳米零价铁；

S2，将纳米零价铁加溶剂制成悬浊液，接着加入ZrOCl₂溶液，然后加入碱液进行反应，最后进行磁选，磁选出的固体为氢氧化锆包覆纳米零价铁的所述核壳磁性锆基吸附剂。

作为该核壳磁性锆基吸附剂的制备方法的一种改进，在步骤S2中，所述ZrOCl₂和所述纳米零价铁，以ZrOCl₂中的Zr元素和纳米零价铁的Fe元素的质量比为(0.5～3)：1进行添加。

作为该核壳磁性锆基吸附剂的制备方法的一种改进，在步骤S1中，获取所述纳米零价铁是通过：在搅拌和无氧条件下，按照FeCl₃和NaBH₄的摩尔比为1：(3～40)的添加比例，将FeCl₃溶液加入到NaBH₄溶液中进行反应1～30min，反应后磁吸出固体，将该磁吸出的固体清洗后得到所述纳米零价铁。

作为该核壳磁性锆基吸附剂的制备方法的一种改进，步骤S2具体为：室温下，在将纳米零价铁置于乙醇中制成悬浊液后，再加入ZrOCl₂乙醇溶液和水，然后加入NaOH乙醇溶液进行超声反应，所添加的NaOH和ZrOCl₂的摩尔比为4:1，接着加入甲醇溶液，最后通过磁分离收集固体，用乙醇清洗，干燥后获得所述核壳磁性锆基吸附剂。

作为该核壳磁性锆基吸附剂的制备方法的进一步改进，在步骤S2中，ZrOCl₂和纳米零价铁的相互添加比例，以ZrOCl₂中的Zr元素和纳米零价铁的Fe元素的质量比值分别为0.5、1和2进行添加，得到的所述核壳磁性锆基吸附剂分别表示为NZVI@0.5Zr、NZVI@1Zr和NZVI@2Zr。