[发明专利]一种磁性核壳微球及制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于环境保护中废水处理领域，更具体涉还涉及一种处理不同浓度染料废水的磁性核壳微球，同时还涉及一种处理不同浓度染料废水的磁性核壳微球的制备方法，还涉及一种磁性核壳微球在处理染料废水中的应用（或磁固相萃取剂对水中痕量废水污染物进行低浓度监测中的应用）。

背景技术

中国是染料生产大国，能生产十一大类550多个品种的染料，染料的产量和贸易量都居世界第一位。染料废水是指在生产染料、颜料的过程中排放出的废水，据统计合威染料在生产和处理过程中，有12％以废水形式排出。

固相萃取作为一种新型的样品预处理技术,已广泛应用于水中有机污染物的痕量富集,适用于地表水、地下水及废水中半挥发性有机物的测定.1998年以来,我国在七大水系的十个重点流域所建成的42个地表水水质自动监测系统中大部分已较广泛地采用了固相萃取技术,测定水中的有机污染物。

磁性吸附剂可以通过外加磁场进行固液分离，适用于大面积的动态吸附，因此它已经广泛用于废水污染的治理中，却对染料废水的监控应用未见报道。亚甲基蓝和甲基紫作为工业染料中的常用的染料，为了发展一种水中染料污染物的痕量富集及检测，研究者们提出了磁性核壳微球材料在废水处理中的应用方法，使其能适用于染料废水的快速处理，并提出了以其作为磁固相萃取剂，对染料废水进行痕量富集。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，是在于提供了一种磁性核壳微球，该磁性核壳微球的吸附性能强，能高效循环使用，能在短时间内迅速达到平衡，适用于染料废水的快速处理。该吸附剂的稳定性好，经解析剂解析后可以多次循环使用，5次循环使用后的吸附率可在96%－99%。

本发明的另一个目的是在于提供了一种磁性核壳微球的制备方法，制备方法简单，所的产物纯度高，分散性好、使用效果好。

本发明的再一个目的是在于提供了一种磁性核壳微球在处理染料废水中的用途，其吸附性能优异，该吸附剂的稳定性好，经解析剂解析后可以多次循环使用，5次循环使用后的吸附率可在96%－99%。并以该吸附剂作为固相萃取剂，发现富集倍数为30倍，检测线为6.0ng/mL，建立了纳克级测定方法.为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

其技术构思是：本发明新型磁性核壳微球以纳米Fe₃O₄（根据参考文献Adv Mater2006;18:3289–3293，通过水热法制得）、硝酸铜、均苯三甲酸为原料，加入氧化石墨烯，在高温（160－200℃）高压（160kpa－200kpa）下水热合成得到一种新型磁性核壳微球，具体是：本发明磁性核壳微球中硝酸铜与均苯三甲酸的物质的量之比为3：2，氧化石墨烯的质量百分比为5%-10%，纳米Fe₃O₄的质量百分比5%-8%。晶体外观为灰黑色固体颗粒。

一种处理染料废水新型磁性核壳微球，它由以下重量份原料制成：

一种处理染料废水新型磁性核壳微球，它由以下重量份原料制成（优选范围）：

一种处理染料废水新型磁性核壳微球，它由以下重量份原料制成（较好范围）：

一种处理染料废水新型磁性核壳微球，它由以下重量份原料制成（好范围）：

一种处理染料废水新型磁性核壳微球，它由以下重量份原料制成（最佳值）：

一种处理染料废水新型磁性核壳微球的制备方法，其步骤是：

a)按比例称取纳米Fe₃O₄、均苯三甲酸、硝酸铜、氧化石墨烯原料，超声振荡后倒入50mL反应釜中，反应温度为160－180℃，反应压力为160kpa－180kpa；

b)采用程序升温（即设定一定的升温速率，使其平稳的上升至所需的温度），升温速率为4－6℃/min，反应时间8～10h后，冷却至20－30℃；

c）通过外加磁铁分离沉淀物，制备得到灰黑色磁性核壳微球，用大量蒸馏水（200-500mL）和95%无水乙醇分别洗涤，获得一种灰黑色磁性核壳微球，然后分散于无水乙醇中保存备用；

d）获得一种灰黑色磁性核壳微球，广泛应用于废水处理研究中，通过外加磁铁分离无水乙醇，160－200℃烘干使用。

通过上述方法获得了一种磁性核壳微球（吸附剂）。

一种磁性核壳微球在处理染料废水中的应用，其步骤是：