[发明专利]一种氨基功能化二氧化锰负载纳米磁性膨润土的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种氨基功能化二氧化锰负载纳米磁性膨润土的制备方法，包括以下步骤：选取钠基膨润土、三氯化铁、氯化钴、醋酸钠和乙二醇为原料，混合均匀后进行水热反应，制得纳米磁性膨润土A；再将纳米磁性膨润土A与氯化锰、溶有高锰酸钾的氢氧化钠溶液混合反应，得到二氧化锰负载纳米磁性膨润土B；再将二氧化锰负载纳米磁性膨润土B与有机溶剂、硅烷偶联剂等进行反应，得到新型氨基功能化二氧化锰负载纳米磁性膨润土。本发明新型纳米磁性膨润土将含铁钴的磁性纳米材料负载于膨润土上，并引入活性二氧化锰及氨基官能团，在保持材料顺磁性特性的同时，可以有效强化镉离子选择性和去除效果，对Cd²⁺的吸附效率高达99％以上。

技术领域

本发明涉及环境功能材料技术领域，具体涉及一种新型纳米磁性膨润土的制备方法，更为具体地说是涉及一种氨基功能化二氧化锰负载纳米磁性膨润土的制备方法及其应用。

背景技术

镉是一种对人类的健康构成极大威胁的重金属元素，镉污染受到世界各国的广泛关注。目前含镉废水的处理技术有化学沉淀法、离子交换法、反渗透法、膜过滤法及吸附法等，其中吸附法具有效率高、速度快、适应性强和易操作等特点，被广泛应用于重金属废水处理。磁性材料是在磁场作用下表现出较好的磁性并且比表面积大、吸附容量大的人工合成材料，在化工分离、污水净化等领域有很好的应用前景。然而，由于磁性材料颗粒小，在废水处理过程中悬浮于废水中难以达到快速分离、回收的要求。膨润土是以蒙脱石为主要成分的天然黏土矿物，它的阳离子交换容量大、吸附容量大、化学稳定性好，对废水中含有的重金属离子、有机物等多种污染物具有一定吸附去除性能，且在自然界分布广泛，价格低廉，使得膨润土被广泛应用。

磁性吸附剂的制备方法包括共沉淀法、水热法、热分解法、微乳液法及溶胶凝胶法等，现有技术关于磁性吸附剂方面的研究主要有如下：

申请号为201510079357.8的专利公开了一种“纳米磁性吸附剂及其制备方法”，其是将十二烷基苯磺酸钠SDS、去离子水的混合溶液与苯乙烯和正辛烷混合的油相体系混合之后加入乙烯基吡啶类单体的无水乙醇混合液反应制成空心聚合物微球乳液，之后将其与FeCl₃和FeSO₄混合，加入氨水反应，冷却，离心，洗涤干燥后制得粉末状纳米磁性吸附剂。

申请号为201611015101.1的专利公开了“含氨基磁性微球的制备方法”，其是将FeCl₃和FeCl₂在SDS和PEG的作用下定量反应生成Fe₃O₄,再运用聚乙二醇6000、过氧化苯甲酰、PEGDA、GMA和DVB进行聚合反应制得磁性微球，之后用DMF和乙二胺反应，洗涤，干燥，得到改性磁性微球。该改性磁性微球主要是用于各种染料废水深度处理。

申请号为201710423981.4的专利公开了一种“锰氧化物负载磁性膨润土及其制备方法与吸附水中重金属镉的应用”，其是运用FeCl₃和FeSO₄定量反应制成Fe₃O₄负载在膨润土上，再运用MnCl₂·4H₂O和KMnO₄、NaOH定量反应合成MnO₂负载在磁性膨润土上，合成新型的吸附剂膨润土-Fe₃O₄-MnO₂。该专利申请在膨润土上负载了Fe₃O₄和二氧化锰，饱和磁化强度高，便于材料的分离收集和回收。并且具有较强的吸附能力，有利于带正电荷的污染物在其表面的吸附，但是在处理过程中对废水中的镉选择性不强，对废水中镉的去除效率仍有待于进一步提升。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种氨基功能化二氧化锰负载纳米磁性膨润土的制备方法及其应用。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种氨基功能化二氧化锰负载纳米磁性膨润土的制备方法，包括以下步骤：