[发明专利]腐植酸修饰的纳米四氧化三铁的制备方法及用途

说明书

技术领域

发明属于环境与材料的交叉领域，涉及一种腐植酸修饰的纳米四氧化三铁的制备方法及分离含油污水中的乳化油及其他形式微油滴的用途。

背景技术

磁性纳米材料作为污染去除剂可以直接分散在溶液中富集目标污染物，快速磁分离后即可完成污染去除，克服了一般纳米污染去除剂的缺点。然而磁性纳米材料的吸附性能由其表面的成分决定，对于水中的多环芳烃，根据相似相容原理，表面修饰具有多环芳烃结构的腐植酸修饰的磁性纳米材料将具有修饰原料便宜、吸附特异性好、变废为宝的优势。使用共沉淀法合成腐植酸修饰的磁性四氧化三铁。采用一锅法以FeCl₃·6H₂O和FeSO₄·7H₂O为原料在80℃水浴滴加氨水而后加入腐植酸进行修饰，即得到腐植酸修饰的磁性的纳米Fe₃O₄颗粒。

磁分离技术作为一项新型的废水处理技术，其应用几乎涉及所有水处理领域。磁分离技术具有效率好、能耗低、易操作、无二次污染和成本低等优点。作为一项极具发展前景的技术，近年来有关直接或间接利用磁技术处理含油废水的报道日益增多。纳米Fe₃O₄颗粒经腐植酸修饰后表面具有大量的芳香环基团，容易与油田废水中油滴结合，结合适当分散方法，便可使其高效进入废水的微油滴使其具有磁性，实现磁分离油田污水中的微油滴。

发明内容

本发明目的在于，为了解决现有含油废水、油田采油废水的处理方法不是很有效的问题，提供一种腐植酸修饰的纳米四氧化三铁的制备方法，该方法以腐植酸为廉价原料的表面修饰，先使用共沉淀法制备纳米四氧化三铁，使用一锅法在反应后期加入腐植酸，利用腐植酸的羧基和四氧化三铁结合，使四氧化三铁表面形成多芳香基团，进而可以吸附污染物，再结合磁分离达到去除污水中污染物的目的。通过该方法获得的腐植酸修饰的纳米四氧化三铁可应用于治理含油污水，改善人类生活环境，提高人们的生活质量。经腐植酸修饰的纳米四氧化三铁处理后的含油废水，特别是油田采油废水，油水分离效果显著。

本发明所述的腐植酸修饰的纳米四氧化三铁的制备方法及用途，按下列步骤进行：

a、称取FeCl₃·6H₂O和FeSO₄·7H₂O在机械搅拌下溶于水中，在非氧化性气体保护下混合均匀，得到Fe²⁺和Fe³⁺的混合溶液，其中FeCl₃·6H₂O∶FeSO₄·7H₂O的质量比为1∶0.2-5.1，FeCl₃·6H₂O∶水的质量比为1∶3-38；

b、将氨水加入步骤a的混合溶液中，加热至50-90℃，反应0.5-3小时后，得到纳米四氧化三铁的混合溶液，其中氨水的浓度为1％-28％，体积为10-50mL；

c、将步骤b的混合溶液中加入腐植酸，其中腐植酸∶水的质量比为1∶3-38，保持1-6h后，再经洗涤，即得到腐植酸修饰的纳米四氧化三铁。

步骤a中所述的水为去离子水、蒸馏水、河水或自来水。

步骤a非氧化性气体为N₂、Ar、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、一氧化碳或煤气。

步骤b所述的加热为水浴加热、油浴加热、砂浴加热或空气浴加热。

步骤c所述的腐植酸为棕腐酸、黑腐酸或黄腐酸。

步骤c所述的洗涤为丙酮洗涤、乙醇洗涤或石油醚洗涤。

所述方法获得的腐植酸修饰的纳米四氧化三铁在制备吸附含油废水中的用途。

所述的含油废水为油田废水、天然气田废水、机械加工废水或餐饮含油废水。

所述的在吸附含油废水中腐植酸修饰的纳米四氧化三铁的使用剂量为0.01％-8％。

本发明所述的腐植酸修饰的纳米四氧化三铁的制备方法及用途，是基于四氧化三铁表面易于和羧基结合，从而将腐植酸修饰到四氧化三铁颗粒表面，腐植酸大分子的基本结构是多芳香环，环上连有羧基、羟基、羰基，故腐植酸修饰的纳米四氧化三铁表面很大程度地将表现出芳香环特性，如易于吸附多环芳烃、易于与油田废水中的油滴结合，故将在应用中有较大价值。

附图说明

图1为本发明腐植酸修饰的Fe₃O₄制备过程示意图。