[发明专利]一种CDTA修饰磁性纳米吸附剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于吸附材料制备领域，具体涉及一种CDTA修饰磁性纳米吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

铜元素是人体维持正常的结构、功能和细胞增殖所需要的必要元素之一。然而，铜超标会引起人体代谢异常，给人体带来巨大的伤害。因此，精准地测量环境样品中Cu(II)的浓度具有重要的意义。火焰原子吸收光谱法由于在分析中操作简单、分析速度快、应用范围广等优点，已被广泛用于痕量铜离子的检测。然而，在实际操作中，环境样品中的铜离子的存在浓度极低及其组成复杂，用火焰原子吸收很难直接测定，需要对样品采用适当的预处理以保证获得准确可靠的分析结果。固相萃取由于具有简单和快速的操作，有较好的回收率，有机溶剂的消耗少，有较高的富集因子而作为常用的预处理工艺。

作为固相萃取的核心，许多新型吸附剂，如纳米材料，离子印迹材料，介孔材料，碳纳米管和磁性纳米颗粒已被运用于SPE。而磁性固相萃取以磁性纳米颗粒作为吸附剂，磁性颗粒可以很容易地通过外加磁场从待测体系中分离和收集，避免了繁琐的过滤或离心过程，操作简单。因此，采用磁性材料作为固相萃取剂已获得了广泛的重视。

Xiang G.（Talanta, 2014, 130: 192-197）等通过逐步合成PEMs包裹的磁性二氧化硅作为MSPE的吸附剂萃取痕量的Cu(II)。Cheng G （Talanta, 2012, 88: 507-515）等用含巯基的双硫腙修饰二氧化硅包覆Fe₃O₄而得到的磁性纳米吸附剂，可用于去除水溶液中的Cu(II)离子。然而，这些吸收剂都是通过多个步骤的制备，合成方法比较耗时，并且也难于控制引入聚合物配位体的量。为了解决多步合成问题，Zhang D. P.（Materials Letters, 2014, 123: 116-119）等采用了一步热溶剂法合成的分级多孔Fe₃O₄吸附剂，用于除去废水中的刚果红（CR），效果较好。目前，尚无一步法制备CDTA修饰磁性纳米吸附剂的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CDTA修饰磁性纳米吸附剂及其制备方法和应用，制得的CDTA修饰磁性纳米吸附剂，具有较均一的粒径分布，而且具有超顺磁性。其制备方法简单，键合牢固、性质稳定，重现性好，吸附容量较大，富集倍数较高，可以在较宽的pH范围内使用，其对环境水样中痕量Cu(II)的吸附富集能力良好。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种CDTA修饰磁性纳米吸附剂的粒径为140~160 nm，饱和磁化强度为70~80 emu/g。

制备方法：以多元醇（乙二醇、丙三醇任选一种）为溶剂，将三价铁盐（氯化铁、硝酸铁、硫酸铁任选一种）和功能单体（1,2-环己二胺四乙酸）溶解于其中，加入弱碱（醋酸钠），搅拌均匀，采用热溶剂法一步合成粒径均一的CDTA修饰磁性纳米吸附剂。

具体步骤如下：快速准确称取2.0~2.5 g 氯化铁并溶解于60~70 mL乙二醇中，加入5.0~6.0 g无水醋酸钠，磁力搅拌均匀，加入0.8 g CDTA，磁力搅拌均匀，于50~60℃水浴中，继续强力搅拌20~30 min，直至溶质完全溶解，190~210℃反应6~10 h，冷却至室温，用无水乙醇和去离子水分别洗涤，50℃干燥24 h，得到CDTA修饰磁性纳米吸附剂。

所述的吸附剂用于环境水样中痕量Cu(II)的富集预处理。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明合成的CDTA修饰磁性纳米吸附剂，是采用一步热溶剂法直接合成的。方法简单，过程可控，产物具有很好的稳定性，且能在较宽的pH范围内使用。

（2）本发明合成的CDTA修饰磁性纳米吸附剂，以四氧化三铁为基体，并修饰上含有大量羧基的CDTA，可以提高其吸附能力与选择性。

（3）本发明合成的CDTA修饰磁性纳米吸附剂，具有富集倍数大，重现性好，可重复利用，再生性好的优点。

附图说明

图1是CDTA修饰磁性纳米吸附剂的扫描电镜图。

图2是CDTA修饰磁性纳米吸附剂的磁滞回线。

图3是pH对CDTA修饰磁性纳米吸附剂吸附Cu(II)性能的影响。

具体实施方式

实施例1

CDTA修饰磁性纳米吸附剂的制备