[发明专利]一种可回收重金属离子的吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种可回收重金属离子的吸附剂及其制备方法，该方法简单、安全、易实现，可以进行工业化生产，是一种绿色、高效的重金属离子吸附剂；制备的产品可用于工业污水、生活用水重金属离子的去除。本发明属于纳米科技领域。

背景技术

重金属离子（Cd²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺等）是常见的有毒污染物，水体、土壤及生物一旦受到重金属离子的污染就很难去除，重金属污染已给生态环境和人类自身造成严重危害。到现在为止，为了去除工业废水中的重金属离子，许多的方法已经被发明，如：化学沉淀法、氧化还原沉积法、离子交换法以及膜过滤法等。虽然在分离重金属离子方面，这些方法均展示了较高的效率。但在对废水的治理方法中，吸附法由于具有效果显著、操作简单以及成本低廉等特点，而常作为一项核心技术被广泛应用。如冯冬燕在《功能材料》，2015，03，03009中就探讨了石墨烯及其复合材料在重金属离子吸附方面的研究，相比于其他材料，碳材料可以在各种化学和物理环境内展现更好的稳定性能。然而，在实际应用中，吸附剂本身的回收成为科学家的难题之一。

近年来，磁性纳米材料的不断发展，使其在医学靶向药物、磁性可回收催化剂领域有着重要应用。Shouhu Xuan在J. Phys. Chem. C 2009, 113, 553中报道了Fe₃O₄/TiO₂催化剂，研究表明：该催化剂可以利用磁场回收再利用，并且不会降低催化剂的活性。Yufang Zhu在RSC Adv., 2015 ,5, 22365中报道了可靶向负载的DNA包覆的Fe₃O₄/SiO₂多孔结构，可以负载药物，并在温度响应下释放。因此可以看出磁性纳米颗粒的成功制备可实现功能材料的有效回收。显而言之，如同时提高重金属离子的吸附率，需制备高比表面积的磁性纳米结构。这样，大的比表面积和高容量来吸附痕量的重金属离子，进而使废水处理过程更加经济。

本发明提供了一种可回收重金属离子吸附剂的制备方法，利用溶剂热法制备的单分散SiO₂@Fe₃O₄@C核壳结构微球，该结构具有多孔、单分散性的特点，对重金属离子有较高的吸附率，有望在实际污水处理行业崭露头角。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可回收重金属离子吸附剂的制备方法。

以不同粒径SiO₂微球为核，以二茂铁为铁源、丙酮为溶剂、双氧水为催化剂，一定温度下采用溶剂热法制备的单分散SiO₂@Fe₃O₄@C核壳结构微球，通过一定浓度氨水刻蚀SiO₂后，得到类空心微球；通过对多种重金属离子吸附实验，发现该材料有良好的吸附功能。

本发明的技术方案

一种可回收重金属离子的吸附剂，为核壳结构，其中核为多孔SiO₂，壳为Fe₃O₄@C，其通过包括如下步骤的方法制备而成：

（1）、在室温下，将粒径为140-200nm的SiO₂粉体与二茂铁加入到丙酮中，控制转速为 100-1000rpm搅拌20-40min，然后加入双氧水，然后在300W功率下超声分散20-60min得到混合液；

上述所用的粒径为140-200nm的SiO₂粉体、二茂铁、丙酮和双氧水的用量，按粒径为140-200nm的SiO₂粉体：二茂铁：双氧水：丙酮为1mg:2-8mg:0.8-1.2ml:1ml 的比例计算；

（2）、将步骤（1）所得的混合液控制温度为170-200℃进行反应24-72h，所得 的反应液自然冷却至室温；