[发明专利]一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种重金属污水处理技术领域，尤其是一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法。

背景技术

随着经济发展，大量的工业废水随意排放，导致河流、土壤受到严重的重金属离子污染，对人们的身体健康造成危害极大，与其他污染不同，重金属污染具有以下特点：1、长期性； 2、富集性，在食物链从下至上逐步积累，3、不可逆性，4、潜伏性，在环境中很难降解，生物体内的重金属很难去除，会对机体造成持久性的伤害，5、微量既可产生显著毒性效应。

由于重金属污染对环境介质污染具有隐蔽性、长期性、累积性的特点，治理难道非常大，是当今社会环保领域的重要难题，尽管针对重金属污染已经研发了如化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、蒸发浓缩法，吸附法、反渗透等方法，但是治理效果并不理想，其中，吸附法是利用多孔性固体吸附废水(气)中某些污染物，通过回收或除去这些污染物质，以达到净化的目的，而其中最为关键的是吸附剂；

多孔材料就是一种包含着大量孔隙的材料，是一种由互相封闭或连通的空隙所构成的网状结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。多孔材料必须满足两个条件：(1)存在大量的孔隙；(2)其孔隙必须满足所希望其拥有的性能而存在；多孔材料按照孔隙开放程度分为三类：如果孔隙之间是相通的则为开孔，如果孔隙与周围孔隙之间完全被实心固体分离则为闭孔，当然还有些材料的孔隙是半开半闭的，按照孔径大小可以分为微孔材料、介孔材料和大孔材料，而按化学成分，还可以分为无机金属、非金属、生物有机、非生物有机等类别，目前常见的吸附剂有以下几种：

1、多孔碳，多孔碳是指以碳为骨架，具有发达的孔洞结构的材料，广泛应用于废水和空气治理领域，其包含活性炭、活性碳纤维、掺杂型和新型聚合物基碳以及介孔碳等，以活性炭最具有代表性，其是一种非极性的多孔材料，能够吸附非极性或极性较弱的有机物，活性碳纤维由于巨大的比表面积的微孔，因此吸附性能优于活性炭，能够吸收有机气体，氮氧化物、胺类化合物、吸附催化臭氧和富集微生物，但是，多孔碳的合成比较困难，不适合于大规模生产，目前活性炭的使用量很大，但是活性炭存在使用寿命短、质量差、产量少、再生困难和损失率高等缺点；

2、硅胶，硅胶是具有很大比表面积的多孔性固体二氧化硅材料，是硅酸脱水后的产物，它主要用于干燥，能够与特定的功能基螯合制备重金属离子吸附剂，用硅胶作为吸附剂的固相载体主要是因为它化学性质稳定，不溶于水和许多溶剂，无毒无味；比表面积和孔洞结构比较容易控制，可满足对不同物质的吸附，机械强度好，物质性质不易改变，表面具有硅羟基，容易与功能基键合，制备不同需要的吸附剂，但是，硅胶一旦吸附水或其他有机物质后，它的吸附能力会下降，循环使用性较差，并且在硅胶再生烘干时，如果温度过高引起结构变化从而影响其吸附性能。

3、活性氧化铝，它是一种比表面积大、高度分散和多孔的固体材料，主要通过浸渍活性组分，高温煅烧制得，机械强度大，无毒无味、有较好的不溶性，能够吸附水分和特定气体(例如H2S)、Cr⁶⁺、P和As，特别是对于F有着很强的吸附性，但是，其受到pH的影响较大，而且不同水质条件下吸附量会有所区别，F解吸所需要的成本太高，不利于循环再生。

4、分子筛，分子筛是一种具有大量均匀微孔，其孔径大小与分子直径相当的硅铝酸盐化合物，所以它可以把小于孔径的分子吸附，而把大于的挡在外面，它是由硅氧、铝氧四面体组成基本的骨架结构，在晶格中存在着金属阳离子来达到平衡电荷的目的，分子筛由于价廉、可再生、应用广等特点而被应用于废水和废弃的净化，主要有3A、4A、5A、10X、13X、13XAPG、富氧分子筛等种类，以满足干燥、脱硫脱碳等不同的用途，但是，其循环稳定性和持久性较差，而且当净化空气时，水的存在会影响吸附污染物，导致吸附量下降。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种吸附性强的纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法。

本发明的技术方案为：一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

S1)、取适量制备好的SiO₂微球溶液倒入表面皿中，在60℃的烘箱中干燥12h得到三维微球模板，待完全干燥成块状后，取出备用；