[发明专利]一种多孔四氧化三铁吸附材料的溶剂热制备方法

说明书

技术领域

本发明属于先进多孔纳米材料领域，具体为一种多孔四氧化三铁吸附材料的溶剂热制备方法

背景技术

重金属废液主要是指含有汞、铅、镉、铬以及砷等生物毒性显著的重金属的工业废液，还包括具有一定毒性的重金属如锌、铜、钴、镍、锡、钒等。重金属废液难以治理，它们在水体中积累到一定的程度就会对水体-水生植物-水生动物生态系统产生严重危害，并可能通过食物链影响到人类的健康。重金属废水主要在矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业中的许多生产过程中产生，这些废水严重影响着人们的健康和生命，如人体若摄取了过多的重金属元素会导致痛风样综合症，关节痛及畸形，肾脏受损，并有生长发育迟缓，动脉硬化，结蒂组织变性等病症。当前，铅、汞，砷中毒等事件也屡有发生，所以重金属污染成为关系到人类健康和生命的重大环境问题。

目前，重金属废水处理的方法大致可以分为三大类：(1)化学法；(2)物理处理法；(3)生物处理法。化学法主要包括化学沉淀法和电解法，主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理，化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。物理处理法主要包含溶剂萃取分离、离子交换法、膜分离技术及吸附法。生物处理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，包括生物吸附、生物絮凝、植物修复等方法。

吸附法是物理处理法中应用最为广泛的处理方法，目前工业上主要采用活性炭作为吸附剂，它对多种重金属离子均有良好的吸附性能，但它成本高且再生困难。针对以上缺点，我们开发一种多孔四氧化三铁吸附材料，该种材料除具备良好的吸附性能外，与传统的吸附剂相比易于回收分离，有非常重要的应用价值和理论意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔四氧化三铁吸附材料的溶剂热制备方法。

本发明提供的多孔四氧化三铁吸附材料，为多孔结构，比表面积为209m²/g.

本发明所述的多孔四氧化三铁吸附材料，对重金属离子具有较好的吸附作用，吸附容量可达5-10mg/g，与传统的重金属离子吸附剂相比易于回收分离，再生性能好，在吸附材料领域具有良好的应用前景。

本发明提供的多孔四氧化三铁吸附材料的制备方法，是以磺酸盐类阴离子表面活性剂为模版，采用溶剂热法制备得到具有多孔结构的磁性纳米四氧化三铁吸附材料。具体如下：

(1)将一种铁盐和两种钠盐，加入一定量的磺酸盐类阴离子表面活性剂，分散于200ml乙二醇中，机械搅拌30～60分钟；

(2)将混合溶液置于500ml密封的高压釜内，于150～200℃保温5～20h高压釜自然冷却到室温后，将釜内的沉淀用水和乙醇清洗，用磁铁进行分离；

(3)将制备的多孔四氧化三铁纳米颗粒在200ml的丙酮中回流，去除表面活性剂，干燥收集。

本发明中，所述的铁盐为硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、乙酰丙酮铁中的一种或几种。

本发明中，所述的所述的钠盐为乙酸钠、硝酸钠、硫酸钠、柠檬酸钠、氯化钠中的一种或几种。

本发明中，所述的所述的磺酸盐类阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐、α-磺基单羧酸酯、脂肪酸磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、石油磺酸盐、木质素磺酸盐、烷基甘油醚磺酸盐中的一种或几种。

本发明中，所述的搅拌时间为50-60min，加热温度为180-200℃，反应时间为8-10h。

本发明提供的多孔四氧化三铁吸附材料具有以下优点：

1、本发明所公开的高比表面积的多孔四氧化三铁吸附材料为多孔结构，具有高的比表面积。

2、本发明所公开的多孔四氧化三铁吸附材料，对重金属离子具有较好的吸附作用，吸附容量可达5-10mg/g，与传统的重金属离子吸附剂相比易于回收分离，再生性能好，可用做良好的重金属离子吸附剂。

3、本发明所公开的多孔四氧化三铁吸附材料，可以扩展到废水中偶氮染料的吸附分离，以适应不同水环境的需求，在水环境污染治理领域有非常广阔的应用前景。

4、制备过程简单，易于控制，可大规模生产。

附图说明

图1是制备的多孔四氧化三铁的透射电子显微(TEM)表征照片。

图2是实施例1和实施例3中所制备的多孔四氧化三铁进行Cr(VI)吸附表征对比图。

图3是实施例1和实施例3中所制备的多孔四氧化三铁进行Cr(VI)吸附动力学分析结果。

图4是制备的多孔四氧化三铁进行比表面积分析(BET)结果。

具体实施方式