[发明专利]一种含腐植酸磁性吸附材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于吸附材料的技术领域，公开了一种含腐植酸磁性吸附材料及其制备方法与应用。所述方法：1)采用含铁固废和有机固废作为含腐植酸磁性吸附材料前体；2)将含腐植酸磁性吸附材料前体进行焙烧，获得磁性吸附材料；或者，3)将磁性吸附材料进行二次水合氧化，得到含腐植酸磁性吸附材料。本发明的方法简单、成本低，所制备的吸附材料对重金属离子、染料和抗生素具有较好的吸附性能，实现了以废治废。而且吸附材料磁特性优良、化学稳定性强和再生性能优异，满足工业大范围生产及推广使用要求。本发明的吸附材料用于去除水体中重金属离子、染料和/或抗生素。

技术领域

本发明属于水处理以及吸附材料的技术领域，具体涉及一种含腐植酸磁性吸附材料及其制备方法与应用。

背景技术

水资源作为生态环境的重要组成部分，不仅是人类维持生命和生活的核心资源，而且是生物地球化学循环的数据库。然而，随着社会的发展，环境污染问题日益严重，尤其是水体污染问题已成为不容忽视且亟需解决的一大难题。目前，常见的水体污染物主要包括重金属离子、染料和抗生素等污染物。其中，重金属离子由于其具有持久性、扩散性、累积性和潜伏性等特点，严重威胁着人类的健康和生存环境，重金属离子成为一类亟需处理的水体污染物。染料由于其具有色度高、水溶性强、可生化性差、成分复杂以及潜在的毒性等特点，严重破坏了水体景观欣赏价值和水体生态环境以及危害着人类健康，染料废水是全球最严重且最显眼的水污染问题之一。环境中的抗生素可诱导微生物产生抗性基因，抗性基因也会在同类细菌中传播，这些耐药细菌进入水体后会对人体和生态环境产生严重的危害。因此，如何高效处理水体中重金属离子、染料和抗生素成为科学界广泛研究的课题之一。

目前，常见对重金属离子、染料和抗生素的处理方法有：吸附法、膜过滤法、化学氧化法、光催化法和生物修复法等。然而，以上大部分方法具有处理成本高、处理过程复杂且处理条件严苛等缺点。相比之下，吸附法具有低成本、低毒性、环境友好、操作简单和去除效率高等特点。此外，还可以通过设计材料的方式增强材料对重金属离子、染料和抗生素的吸附性能以及选择吸附性，从而实现高效分离和回收重金属离子、染料和抗生素的目标。因此，吸附法被认为是最有前景的废水处理技术之一；开展吸附法和吸附剂的设计等研究工作具有重要的科学研究价值和实用价值。

目前，根据吸附剂的来源和原料大致可分为：天然矿物材料、碳材料、天然有机材料、生物类材料和人工合成材料。其中，人工合成材料具有大量用于吸附和可修饰反应的活性功能基团，且其功能基团可根据特定需求进行设计。相比较于其他材料，人工合成材料具有较高的吸附能力、较好的使用经济性、非洗脱条件下几乎零解吸等特点。然而，传统的吸附剂往往会遇到回收困难的问题。如今，表面功能化磁性纳米材料由于表面积大、稳定性高、混凝性弱和可重复使用性强，已成为一种具有潜在应用于水体处理的吸附剂。其中，磁性Fe₃O₄纳米粒子及其在水体处理中的应用，由于其具有动态形貌、理想尺寸、超分子质量等特点，已成为一种新兴的研究方向。但纳米粒子容易聚集的特性限制了其在环境保护方面的应用。通过在Fe₃O₄纳米粒子表面负载官能团可有效解决这一问题，同时，还能为材料功能修饰和加工提供丰富的活性位点，显著提高其吸附性能。Wang等(ACS applied materialsinterfaces,2012,4(12):6891-6900.)使用简单共沉淀法制备了一种腐植酸包覆的Fe₃O₄磁性纳米颗粒，作为放射性核素Eu(III)具有优异的吸附性能、良好的重复循环能力和高稳定性。然而，对Fe₃O₄纳米粒子的表面改性涂层，在其表面自发生长官能团的方法，目前还未进行报道。

发明内容