CN107376873A - 可磁分离金属离子的氨基酸‑edta磁性微球及其制备方法 - Google Patents

可磁分离金属离子的氨基酸‑edta磁性微球及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可磁分离重金属离子的氨基酸‑EDTA磁性微球及其制备方法。其合成过程包括：磁性响应可修饰磁体的合成、表面EDTA接枝两个主要步骤。使用时直接将本发明的氨基酸‑EDTA磁性微球直接投入待分离金属离子的溶液，吸附一定时间后在磁场中进行分离。本发明可用于金属离子的提取分离或溶液净化去除重金属离子，具有效率高、操作方便的特点。

Description

可磁分离金属离子的氨基酸-EDTA磁性微球及其制备方法
技术领域
本发明属于环境功能材料制备领域，具体涉及一种可磁分离金属离子的氨基酸-EDTA磁性微球及其制备方法，由本发明的制备方法得到的可磁分离氨基酸-EDTA磁性微球可用于金属离子的提取分离或溶液净化去除重金属离子。
背景技术
近年来，随着工业的迅速发展，未经处理的工业废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。未经处理的含有重金属的废水通过空气、水、土壤-植物根系统进入到生物体内并累积超过一定含量，通过食物链进入人体，重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体内的某些器官富集，如果超过人体所能耐受的限度，对人类的生存和健康构成威胁。
到目前为止，已经开发出许多技术用于废水中除去重金属离子，例如化学沉淀、离子交换、液-液萃取、膜过滤、生物处理、电渗析、吸附法。在以上方法中，吸附法比其他方法简单易行，成本低廉，处理效果明显。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前大多数吸附剂吸附能力低，吸附效率不足，与溶液分离困难的问题。提供了一种合成成本低、环境友好、可回收且易分离的氨基酸-EDTA磁性微球及其制备方法，制备方法包括以下步骤：
(1)磁性核聚合物包被合成：
将磁粉分散在乙醇与水的混合液中，超声分散，加入氨基酸，反应一段时间后，磁析分离、醇洗多次并水洗至中性，真空干燥得到磁性核聚合物Fe304-氨基酸。
(2)表面接枝EDTA
取上述步骤(1)合成的磁性聚合物Fe3O4-氨基酸在溶剂中超声分散，加入戊二醛，然后加入乙二胺、氢氧化钠、四丁基溴化铵，最后加入还原剂，室温反应一段时间后，磁析分离，用乙醇和水清洗多次得到Fe3O4-氨基酸-EDA磁性悬浮液。
(3)取一定量的Fe3O4-氨基酸-EDA,再加入氯乙酸、氢氧化钠、四丁基溴化铵，磁析分离，用乙醇和水清洗多次得到Fe3O4-氨基酸-EDTA磁性悬浮液。分离得到成品。
其中，所述的氨基酸为谷氨酸、精氨酸、赖氨酸、甘氨酸、天冬氨酸中的至少一种。
其中，所述的戊二醛的浓度为8.5-10mol/L。
其中，所述的还原剂为硼氢化钠、氢化铝锂、三叔丁氧基氢化铝锂中的至少一种。
其中，所述磁性核聚合物Fe3O4-氨基酸：乙二胺的质量比为(1-4)：(6.75-22.5)。
其中，所述Fe3O4-氨基酸-EDA：氯乙酸的质量比为(0.6-2)：(0.75-2.5)。本发明所述可磁分离的氨基酸-EDTA磁性微球，可广泛用于金属离子的提取分离或溶液净化去除重金属离子。
本发明的优点及有益效果：
1、本发明提供的可磁分离的氨基酸-EDTA磁性微球，具有合成成本低、效率高、操作方便、可回收且易分离等优点。在处理工业废水中使用本发明的氨基酸-EDTA磁性微球，对铜离子的吸附量为500mg/g，比传统的PS-EDTA磁性微球铜离子的吸附量有显著提高。
2、本发明可磁分离的氨基酸-EDTA磁性微球为重金属废水提供了一种经济可行的吸附方法，表面接枝EDTA的磁性微球具有成本效益低，很强的磁响应性，良好的分散性和稳定的化学性质，并且可以在外部磁场存在的情况下容易从溶液中分离出来。因此可磁分离的氨基酸-EDTA磁性微球在重金属废水处理方面具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面对本专利技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
(1)磁性核聚合物包被合成：
称取5g Fe3O4分散在乙醇与水的混合液(6:1，v/v)中，再加入5mL聚乙烯醇400、10g谷氨酸，升温至75℃，持续搅拌1h，磁析分离、醇洗多次并水洗至中性,真空干燥一夜，得到磁性核聚合物Fe3O4-氨基酸。
(2)表面接枝EDTA：
取上述步骤(1)合成的磁性聚合物Fe304-氨基酸3g分散在200mL戊二醛溶液(8.5-10mol/L)，然后加入25mL乙二胺，(2.5g，0.0625mol)氢氧化钠，(0.1g，0.66mmol)四丁基溴化铵，升温至85℃，转速300r/min，持续搅拌6h，再加入5.4g的硼氢化钠，继续搅拌6h，磁析分离，用乙醇和水清洗多次得到Fe3O4-氨基酸-EDA磁性悬浮液；取2g的Fe3O4-氨基酸-EDA,再加入2.5g氯乙酸、(2.5g，0.0625mol)氢氧化钠、(0.1g，0.66)四丁基溴化铵，升温至85℃，转速300r/min,持续搅拌6h，磁析分离，用乙醇和水清洗多次得到Fe3O4-氨基酸-EDTA磁性悬浮液，分离得到Fe3O4-氨基酸-EDTA磁性微球。
用以下实验验证本发明：
将300mL Cu2+(5mg/L)溶液，用0.1mol/L HCL或NaOH溶液调节PH到6，然后向溶液中加入60mg EDTA磁性微球，在室温下搅拌30min，使用外部永久磁铁沉降固相EDTA，用原子吸收光谱对上清液测定吸附量，选择超纯水作为空白溶液。
用原子吸收光谱测得可磁分离氨基酸-EDTA磁性微球对Cu2+吸附量为500mg/g。
实施例2：
(1)磁性核聚合物包被合成：
称取3g Fe3O4分散在乙醇与水的混合液(6:1，v/v)中，再加入5mL聚乙烯醇400、6g天冬氨酸，升温至75℃，持续搅拌1h，磁析分离、醇洗多次并水洗至中性,真空干燥一夜，得到磁性核聚合物Fe3O4-氨基酸。
(2)表面接枝EDTA：
取上述步骤(1)合成的磁性聚合物Fe304-氨基酸2g分散在200mL戊二醛溶液(8.5-10mol/L)，然后加入15mL乙二胺，(2.5g，0.0625mol)氢氧化钠，(0.1g，0.66mmol)四丁基溴化铵，升温至85℃，转速300r/min,持续搅拌6h，再加入5.4g的硼氢化钠，继续搅拌6h，磁析分离，用乙醇和水清洗多次得到Fe3O4-氨基酸-EDA磁性悬浮液；取1.2g的Fe3O4-氨基酸-EDA,再加入1.5g氯乙酸、(2.5g，0.0625mol)氢氧化钠、(0.1g，0.66)四丁基溴化铵，升温至85℃，转速300r/min,持续搅拌6h，磁析分离，用乙醇和水清洗多次得到Fe3O4-氨基酸-EDTA磁性悬浮液，分离得到Fe3O4-氨基酸-EDTA磁性微球。
用原子吸收光谱测得可磁分离氨基酸-EDTA磁性微球对Cu2+吸附量为485mg/g。
比较例1
(1)磁性核聚合物包被合成：
称取5g Fe3O4分散在乙醇与水的混合液(6:1，v/v)中，再加入12g苯乙烯、1.2g二乙烯基苯、0.012g偶氮二异丁腈，升温至65℃，持续搅拌8h，磁析分离，醇洗多次并水洗至中性,真空干燥一夜，得到磁性核聚合物Fe3O4-PS(磁性聚苯乙烯)。
(2)表面接枝EDTA：
取上述步骤(1)合成的3g磁性聚合物Fe3O4-PS在水中超声分散，用二氯甲烷置换去水，将产物分散于50mL二氯甲烷中，加入10mL甲醛，0.7g氯化锌，室温下通浓盐酸气2h后醇洗，随后用20mL的1,4-二氧六环溶胀2h，加入25mL乙二胺，然后加入(2.5g，0.0625mol)氢氧化钠，(0.1g，0.66mmol)四丁基溴化铵，升温至85℃，转速300r/min,持续搅拌6h，磁析分离，用乙醇和水清洗多次得到Fe3O4-PS-EDA磁性悬浮液；取1.2g的Fe3O4-PS-EDA,再加入1.5g氯乙酸、(2.5g,0.0625mol)氢氧化钠、(0.1g，0.66mol)四丁基溴化铵，升温至85℃，转速300r/min,持续搅拌6h，磁析分离，用乙醇和水清洗多次得到Fe3O4-PS-EDTA磁性悬浮液，分离得到Fe3O4-PS-EDTA微球。
用原子吸收光谱测得可磁分离固相EDTA对Cu2+吸附量为98.59mg/g。

Claims (7)

1.一种可磁分离重金属离子的氨基酸-EDTA磁性微球,其特征在于：微球中心为具有软磁性材料Fe3O4磁核，表面为氨基酸-EDTA树脂层。
2.一种权利要求1所述的可磁分离重金属离子的氨基酸-EDTA磁性微球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)磁性核聚合物包被合成：
将磁粉分散在乙醇与水的混合液中，超声分散，加入氨基酸，反应一段时间后，磁析分离、醇洗多次并水洗至中性，真空干燥得到磁性核聚合物Fe304-氨基酸；
其中
(2)表面接枝EDTA
取上述步骤(1)合成的磁性聚合物Fe3O4-氨基酸在溶剂中超声分散，加入戊二醛，然后加入乙二胺、氢氧化钠、四丁基溴化铵，最后加入还原剂，反应一段时间后，磁析分离，用乙醇和水清洗多次得到Fe3O4-氨基酸-EDA磁性悬浮液；
(3)取一定量的Fe3O4-氨基酸-EDA,再加入氯乙酸、氢氧化钠、四丁基溴化铵，磁析分离，用乙醇和水清洗多次得到Fe3O4-氨基酸-EDTA磁性悬浮液，分离得到成品，
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的氨基酸为谷氨酸、精氨酸、赖氨酸、甘氨酸、天冬氨酸中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的戊二醛的浓度为8.5-10mol/L。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的还原剂为硼氢化钠、氢化铝锂、三叔丁氧基氢化铝锂中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述磁性核聚合物Fe3O4-氨基酸：乙二胺的质量比为1-4：6.75-22.5。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述Fe3O4-氨基酸-EDA：氯乙酸的质量比为0.6-2：0.75-2.5。
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