[发明专利]一种磁性纳米吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁性纳米吸附剂及其制备方法和应用，所述磁性纳米吸附剂为Fe₃O₄@SiO₂@Cs，能够用于同时高效去除水中的重金属和细菌，操作简单，去除效率高、吸附容量大、结构稳定、分离方便、应用广泛、无二次污染且处理成本低，在去除水中的污染物方面具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米技术领域，具体而言，涉及一种磁性纳米吸附剂在同时去除水中重金属和细菌中的应用。

背景技术

工业化的发展导致环境水体中污染物的种类和数量日益增多，水污染物按照污染源释放的有害物质的种类可分为三大类，分别是物理性污染物、化学性污染物、生物性污染物。物理性污染物主要包括悬浮污染物、放射性污染物、热污染物，悬浮污染物包括水中含有的不溶性物质，如固体物质、泡沫塑料等，放射性污染物包括放射性物质，如放射性废水、放射性废物等，热污染物包括各种工业过程的冷却水；化学性污染物主要包括无机化学性污染物和有机化学性污染物，无机化学性污染物包括重金属及其化合物，如汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、钒(V)、钴(Co)、铜(Cu)、镍(Ni)、锰(Mn)等重金属，有机化学性污染物包括酚类和甲酚类、芳烃及其衍生物、氰及腈化物、有机氧化物、有机氯化物、农药等；生物性污染物包括细菌、病毒、寄生虫等。其中，重金属污染和细菌污染被认为是目前最常见的污染物，由于重金属具有毒性大、累积性强、易被生物富集、生物放大性、不可降解性和致癌性，不但污染生态系统，也严重威胁着人类的生存和健康。

目前报道的用于去除水中的重金属的材料包括金属有机框架材料、磁性复合吸附材料、介孔分子筛、纤维素基吸附材料、炭基材料、水凝胶材料、磁性中孔材料，例如：CN201911007464.4公开了一种锌基金属有机框架材料，并将其应用于重金属废水的处理中；CN201610891600.0公开了一种磁性复合吸附材料(MnO₂-Fe₃O₄)，并将其应用于去除水中的重金属；CN202011605511.8公开了一种功能化的介孔分子筛MCM-41，并将其应用于水中的重金属离子Pb(II)的吸附；CN201010570303.9公开了一种羧基功能化的纤维素基体吸附材料，并将其应用于去除水中的重金属阳离子；CN201811463751.1公开了一种炭基材料，所述炭基材料以水热炭作为原材料，结合微生物液态发酵和蒸汽爆破过程，对水热炭进行改良制备得到的，并将其应用于重金属废水的净化中；CN201910771713.0公开了一种水凝胶材料，所述水凝胶材料是基于γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸中分别加入交联剂，并采用含光引发剂缓冲液溶解，在紫外灯照射下成胶制备得到的，并将其应用于吸附废水中的重金属离子；CN201710611743.6公开了一种可漂浮磁性中空材料，所述磁性中空材料利用香蕉等芭蕉科干枯叶、玉米干枯叶、谷壳等农作废弃物结合海藻酸盐、纳米四氧化三铁、纳米氯化亚铁制备得到的，并将其应用于水体中重金属的去除。

目前报道的用于去除水中的细菌的材料包括超顺磁性镍纳米颗粒、丙烯腈共聚物、纳米复合滤料、碳纤维，例如：CN202010351718.0公开了一种超顺磁性镍纳米颗粒，所述超顺磁性镍纳米颗粒是在含有NaOH和NaCit存在的DEG中加入NiCl₂，使其进行热水解和还原反应；将制备好的NaOH/DEG混合物快速注入到NiCl₂/NaCit/DEG相中得到的，并将其应用于吸附水中的细菌和细菌孢子；CN201780056155.9公开了一种丙烯腈共聚物的膜，所述丙烯腈共聚物的膜是由甲代烯丙基磺酸钠和丙烯腈制备得到的，并将其应用于去除水中的细菌；CN201410644645.9公开了一种纳米复合滤料，所述纳米复合滤料是通过将海藻泥，E33和沸石粉混合碾磨，加入水后高温烧制，并将烧制得到的产物与纳米二氧化钛混合得到的，并将其应用于水中的细菌去除；CN201810102072.5公开了一种碳纤维吸附介质，所述碳纤维吸附介质为活性炭颗粒、短切活性炭纤维集合体或一定厚度的活性炭纤维毡，并将其应用于水的净化。