[发明专利]一种纳米介孔Fe3

说明书

本发明公开一种纳米介孔Fe₃O₄‑壳聚糖核壳交联微球材料的制备及应用，属于纳米介孔Fe₃O₄‑壳聚糖核壳交联微球制备及水处理研究及应用领域。基于介孔Fe₃O₄微球的可控合成，本发明首次以壳聚糖作为合成过程调控剂及稳定基质，以氯乙醇作为交联剂，以三氯化铁、乙二醇及乙酸钠作为反应原料和辅助材料，通过调控纳米粒子的生长及交联，实现纳米粒子孔隙度的提升、比表面积的增加以及粒子有效交联，所得交联微球的粒径200nm～450nm，比表面积6.2m2/g，孔径约7nm，粒径分布窄，交联微球具有较高的磁性(40～85emu/g)交联壳聚糖提供了强基体，交联微球物理稳定性增强。

技术领域

本发明属于纳米介孔Fe₃O₄-壳聚糖核壳交联微球材料的合成及含锑废水的处理领域，涉及多步、可调控合成具备纳米介孔核壳交联结构Fe₃O₄微球材料的方法及其应用于含锑水体及含锑工业废水处理的应用方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

锑是一种致癌和累积性重金属，已被美国环保局及欧盟列为优先防治重金属。锑扩散至环境经化学或生物转化后以不同形态进入水体、土壤等环境介质并可进行长距离迁移，对生态环境和人体健康产生持续危害。作为世界上最大产锑国，全世界90％的锑出自我国，其中绝大部分产自具有“世界锑都”之称的湖南冷水江锡矿山地区，锡矿山矿床附近农田上部土壤、种植植物、资江水域正承受由于锑矿开采与加工带来的严重锑污染威胁。锑污染防治已成为国内外关注焦点及我国重大矿山环境及民生问题。

锑选冶工业过程产生的污酸废水除锑工艺主要采用铁、锑共沉淀法处理。潮湿环境中，Sb₂S₃可转化为Sb₂O₃、Sb₃O₆(OH)以及少量Sb₂S₄和Sb₂S₃，通过直接氧化溶解以及先形成Sb₂O₃后再水解两种途径转化为SbO₃^－。在氧化性条件下溶液中Sb主要以Sb(V)(即Sb(OH)₆^－)形态存在。含锑酸性废水中较稳定的锑化合物有酸式或碱式的金属亚锑酸盐和锑酸盐，包括常见的亚锑酸钙、锑酸钙及锑酸铁等。可溶性锑能够与多种金属离子形成此类难溶化合物。利用此特性，沉淀法常以钙、铁、铝盐及硫化物做沉淀剂，经过滤即可除去液相中锑。在较高pH值条件下，金属离子本身也会形成氢氧化物沉淀，大量锑酸根离子可与金属氢氧化物形成共沉淀，从而提高除锑效果。然而，含锑工业酸性废水处理过程中，铁锑共沉淀除锑后大量废渣堆放可能造成二次污染的问题，依然没有解决。

含锑酸性废水的处理方法主要有混凝沉淀、共沉淀、电絮凝、吸附、生物处理等方法，混凝沉淀、共沉淀、电絮凝法生成固体渣量体积大，会造成二次污染。吸附法相比较而言具有操作程序及设备简单、成本低、去除效率高、二次污染易于避免等优点，因为具有广阔发展前景。纳米吸附剂比表面积高、吸附容量大等优点，但纳米吸附颗粒由于粒径较小难以从溶液中分离，废液酸度较高时易造成金属氧化物吸附剂的溶解，且固液分离时容易造成吸附材料流失。具备磁性的核壳交联微球材料可以克服传统纳米吸附材料的缺陷，可以适用高酸度废水处理而保持稳定物理性能；在外加磁场下加速固液分离效果，吸附剂可以再生，实现吸附材料的循环利用。

介孔磁性铁核壳微球交联主体结构由Fe₃O₄晶体堆积形成。Fe₃O₄晶体粒子作为核壳微球复合材料的交联主体结构，晶体粒子尺寸结构、孔隙度、比表面积及分散度将对该复合材料的应用效果产生重要影响。

发明内容