[发明专利]多重有机修饰磁性复合物及其制备方法和在废水处理中的应用在审

专利信息
申请号: 201610260028.8 申请日: 2016-04-25
公开(公告)号: CN107303483A 公开(公告)日: 2017-10-31
发明(设计)人: 李晔;曾维;肖华锋;李柏林;成唯;向芷澄 申请(专利权)人: 武汉理工大学
主分类号: B01J20/26 分类号: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
代理公司: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102 代理人: 张秋燕
地址: 430070 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 多重 有机 修饰 磁性 复合物 及其 制备 方法 废水处理 中的 应用
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种多重有机修饰磁性复合物及其制备方法和在废水处理中的应用,属于新型重金属废水治理材料应用范围。

背景技术

重金属废水常见于电镀、电子和冶金等行业。金属加工行业产生的废水成分复杂,排放到环境中,不仅会带来酸碱污染,其中所含有的重金属未经处理进入到环境中会带来一系列环境问题。重金属废水成分复杂,进入环境中易生物积累,不能被降解。除了影响水体和土壤中的动植物外,重金属还会危害人体健康。一般重金属产生毒性的范围大约在1.0-l0mg/L之间。我国水环境重金属污染问题突出,2013年,有色金属的开采、冶炼加工等过程中排放的包括汞、镉、六价铬、总铬、铅、砷在内的重金属总量约为138.52t;我国江河湖库的重金属污染问题突出,尤其是近岸水域,含有重金属的废水排放,对直接收纳区域的污染程度远高于其他区域,这导致我国湖库水体81%左右受到不同程度的重金属污染。治理重金属污染对人类社会发展具有不可估量的重要性。

目前重金属废水的处理方法多样,主要包括物理法和化学法:即沉淀法,离子交换法、膜分离法、吸附法等。诸多处理方法一定程度上都存在一些缺陷,除了原料、处理价格昂贵和处理操作复杂等,处理条件限制使得许多重金属处理方法得不到有效的推广。在多种处理方法中,吸附法的研究和运用较多。

吸附法可以将物理去除和化学甚至是生物进行结合,对废水中的重金属进行全面的去除,并且,其操作方法简便,不易造成二次污染。对重金属的去除,可结合传统的吸附剂如活性炭、分子筛等巨大的比表面积和表面能对重金属进行去除,还可对吸附剂表面进行特异性修饰。经过修饰的吸附剂,对重金属的修饰具有选择性,而且吸附剂的吸附容量可以根据需要进行修饰基团量和种类的控制,从而实现对特定组分重金属废水的处理。目前对重金属吸附剂的修饰主要是通过增大其比表面积和有效吸附点位从而增加对重金属的吸附量。

近年来,纳米材料研究进展迅速,其应用面逐渐拓宽,逐渐应用到了水处理领域,因其巨大的比表面积和表面能,以及磁分离性能等特性,在各领域的作用不可替代。在重金属废水处理中,纳米材料的研究不仅针对其本身所具有的物理性质,还有对其表面进行多次有机修饰,引入能与重金属离子发生离子交换、螯合或者配位结合等反应的活性基团,这些活性基团能够与特定的重金属离子发生特性以结合,由此将重金属从废水中去除。Fe3O4磁性纳米颗粒制备过程简便,方法多样,并且磁性能好,易于表面修饰,较好的生物相容性,是一 种应用前景广泛的纳米材料。

目前,关于磁性纳米材料在重金属废水处理方面的应用,对磁性材料结构的优化研究比较多,多为常见单一物质对磁性纳米材料修饰,或者含有同种功能基团的不同物质对纳米粒子的叠加修饰,以及直接对制备的Fe3O4进行表面有机物接枝修饰,对于含有不同种类功能基团的不同物质协同共聚修饰研究较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种多重有机修饰磁性复合物及其制备方法,增加了重金属离子的吸附位点,同时保留了磁性Fe3O4纳米颗粒的磁分离特性。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:

一种多重有机修饰磁性复合物,其由修饰有氨基的磁性材料再次进行氨基和羧基的增强修饰制得。

按上述方案,所述修饰有氨基的磁性材料优选为修饰氨基的磁性Fe3O4。氨基的修饰方法为采用硅烷偶联剂在磁性Fe3O4表面接枝氨基,得到氨基修饰的磁性Fe3O4,可表示为Fe3O4@SiO2-NH2微粒。

按上述方案,所述氨基和羧基的增强修饰是利用丙烯酰胺和丙烯酸在修饰有氨基的磁性颗粒表面自组装聚合为聚丙烯酰胺和聚丙烯酸。

上述多重有机修饰磁性复合物的制备方法,包括如下步骤:

(Ⅰ)采用硅烷偶联剂在磁性材料表面接枝氨基,得到初次氨基修饰的磁性材料;

(Ⅱ)将所得初次氨基修饰的磁性材料利用丙烯酰胺和丙烯酸单体原位自组装聚合,在所述初次氨基修饰的磁性材料表面再次修饰氨基和羧基,得到多重有机修饰磁性复合物。

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