[发明专利]聚单宁酸包覆的Fe3O4磁性吸附剂去除Hg2+和Pb2+

说明书

技术领域

本发明属于环境保护材料领域，涉及一种新型的聚单宁酸（TA）包覆的Fe₃O₄磁性纳 米复合材料，将其作为一种重金属吸附剂，用来去除水样中的Hg²⁺和Pb²⁺。

背景技术

本技术领域的背景和发展现状大致如下：铅、汞是一种对人体健康有极大危害的 重金属元素，可引发智力迟钝、癫痫、脑病以及贫血等疾病[1,2]。我国生活饮用水卫生标 准规定饮用水中铅的含量不应超过0.01mg/L，汞的浓度限值为0.001mg/L。因此，开发高 效、廉价、稳定的吸附剂对于铅、汞污染水体的处理具有重要意义。目前，国内外关于水体除 铅、汞的研究方法主要有吸附法、沉淀法、混凝法、离子交换法、浮选法、膜过滤法及电化学 方法等。具有超顺磁性的Fe₃O₄磁性纳米材料，具有较高的饱和磁强度，零矫顽力，无剩磁现 象。相比于其他纳米材料，磁性纳米材料的一个突出的优势就是在外加磁场的条件下，能 够很方便的实现萃取剂与底液分离，充分发挥了纳米材料吸附容量高的优势，大大提高去 除效率[3]。各种经过包覆或修饰的磁性纳米复合材料被用来去除水体中的重金属污染物 [4-6]。

单宁酸是一种聚多酚化合物，其广泛分布在一些植物的组织中，如五倍子，蚕豆， 橡树等。单宁酸多酚羟基的结构赋予了它一系列独特的化学特性和生理活性,如能与蛋白 质、生物碱、多糖结合,使其物理化学行为发生变化。单宁酸的多个邻位酚羟基结构,可以 作为一种多基配体与金属离子发生络合反应。此反应可以使单宁酸沉积在多种基质的表面 形成聚合物薄膜[7]，单宁酸剩余酚羟基可以可以跟金属离子结合。因此，在磁性纳米颗粒 的表面包覆一层单宁酸-Fe³⁺的聚合物（Fe₃O₄Fe³⁺-TA），可以得到一种能够去除重金属离 子的磁性吸附剂。研究表明，该吸附剂对Hg²⁺、Pb²⁺具有较高的吸附容量。

[1]Lee,J.;Freeman,J.L.,Zebrafishasamodelforinvestigating developmentallead(Pb)neurotoxicityasariskfactorinadult neurodegenerativedisease:amini-review.Neurotoxicology2014,43,57-64.

[2]Fu,F.;Wang,Q.,Removalofheavymetalionsfromwastewaters:a review.Journalofenvironmentalmanagement2011,92(3),407-18.

[3]Huang,S.H.;Chen,D.H.,Rapidremovalofheavymetalcationsand anionsfromaqueoussolutionsbyanamino-functionalizedmagneticnano- adsorbent.Journalofhazardousmaterials2009,163(1),174-9.

[4]Zhang,S.;Zhang,Y.;Bi,G.;Liu,J.;Wang,Z.;Xu,Q.;Xu,H.;Li, X.,Mussel-inspiredpolydopaminebiopolymerdecoratedwithmagnetic nanoparticlesformultiplepollutantsremoval.Journalofhazardousmaterials 2014,270,27-34.

[5]Hsu,R.S.;Chang,W.H.;Lin,J.J.,Nanohybridsofmagneticiron- oxideparticlesinhydrophobicorganoclaysforoilrecovery.ACSapplied materials&interfaces2010,2(5),1349-54.