[发明专利]一种纳米铁氧化物固载高分子微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及重金属环境治理技术领域，尤其涉及一种纳米铁氧化物固载高分子微球及其制备方法。

背景技术

由于重金属在人类生产和生活中得到越来越广泛的应用，并可直接或间接进入大气、水体、土壤中，使得环境中存在着不同程度的重金属污染。重金属通过人体呼吸道、消化道和皮肤等各种途径被吸收，当这些重金属在人体内累积到一定程度时，会直接影响人类健康甚至威胁生命。因此，迫切需要治理重金属的污染，减少对人类或其他生物的危害，提高人类的健康水平以及生态平衡。而现有一些重金属离子的处理方法效率相对较低，并存在重金属吸附点位较少和比表面积较小缺陷。

目前，化学吸附法是重金属污染治理和控制的主要技术手段，吸附法因其简便、高效、经济、可再生、无二次污染等特点而越来越受到人们的重视。在活性炭、金属氧化物、壳聚糖、腐殖酸等众多吸附材料中，铁氧化物由于其来源广泛、成本低廉、环境友好等优点而得到较广泛的应用和较多的研究，但单独使用铁氧化物吸附种类单一，吸附量小，同时制备纳米结构的铁氧化物，通常会用到大量有机溶剂，成本较高，不利于实现大规模应用。

粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废物，主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁等，目前其重要的资源化利用途径之一是作为建筑材料制砖。而在城市建设和建筑拆除过程中又会产生大量的粉煤灰废砖块，这些废弃物大量堆积，不仅占用土地，而且会对环境产生不利影响。粉煤灰作为粉煤灰砖的主要成分，具有结构多孔，比表面积大等特点，可吸附水体中的氮、磷、金属离子等。粉煤灰砖块中的粉煤灰、石灰、石膏等成分含有铝、钙、铁等多种活性氧化物，这些氧化物经改性后具有与以上污染物形成沉淀的潜力。因此，利用废弃粉煤灰砖块经改性用于重金属处理潜力巨大。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种纳米铁氧化物固载高分子微球及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纳米铁氧化物固载高分子微球，通过以下方法制备：

（1）将甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸、交联剂、过硫酸钠按质量比（80-90）：（10-15）：（1-2）：（0.5-1）混合均匀后加入水中，升温至50-70℃，搅拌8-10小时至分散均匀，降至室温后过滤并冷冻干燥，得到高分子微球备用；

（2）将0.5mol/L硫酸镁溶液和1mol/L氢氧化钠溶液等体积混合，搅拌10-15分钟后再向其中加入硫酸镁粉末，并于110-120℃下加热10-12小时，经自然冷却后得到固体沉淀，干燥后与氯化铁混合并完全沉浸在水中，以300-350转/分的速率搅拌60-90分钟，收集沉淀物，用水洗净后置于烘箱中，在130-150℃下干燥，并磨细至0.05毫米以内，得纳米铁氧化物备用；

（3）将粉煤灰浸没于2mol/L硫酸溶液中，搅拌20-30分钟后过滤，再将其送入烘箱中，于105-110℃烘干2-3小时，得到改性粉煤灰，将其与炭粉、纳米铁氧化物按质量比（16-18）：1：（1-3）混合后沉浸于1mol/L硝酸锌溶液中，搅拌30-40分钟后过滤，收集固体并在100-105℃下烘干粉碎，得到粉煤灰固载纳米铁氧化物粉末备用；

（4）将步骤1所得高分子微球加入到20-25倍于其质量的水中，不断搅拌至微球均匀分散悬浮于水中；

（5）向步骤4所得溶液体系中加入粉煤灰固载纳米铁氧化物粉末，微热至30-35℃浸泡6-8小时，完成后过滤并用清水洗净，冷冻干燥，即得到本发明纳米铁氧化物固载高分子微球。

所述的纳米铁氧化物固载高分子微球的制备方法，所述步骤1中交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种。

所述的纳米铁氧化物固载高分子微球的制备方法，所述步骤2中硫酸镁、氢氧化钠混合液与硫酸镁粉末、氯化铁的质量比为（24-25）：（7-10）：（1-1.5）。

所述的纳米铁氧化物固载高分子微球的制备方法，所述步骤3中粉煤灰使用前先磨细至0.05毫米，筛选后与水充分混合，通过磁选机磁选除铁后过滤烘干。

所述的纳米铁氧化物固载高分子微球的制备方法，所述步骤5中粉煤灰固载纳米铁氧化物粉末的加入量为溶液体系质量的1-1.5%。

本发明的优点是：