CN107486132A - 一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法 - Google Patents

一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107486132A
CN107486132A CN201710777097.0A CN201710777097A CN107486132A CN 107486132 A CN107486132 A CN 107486132A CN 201710777097 A CN201710777097 A CN 201710777097A CN 107486132 A CN107486132 A CN 107486132A
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous
preparation
solution
metal adsorption
adsorption material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710777097.0A
Other languages
English (en)
Inventor
龚迪
龚亮
唐谊平
雷鸣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Mingyu Environmental Protection Technology Co Ltd
Original Assignee
Hunan Mingyu Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Mingyu Environmental Protection Technology Co Ltd filed Critical Hunan Mingyu Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority to CN201710777097.0A priority Critical patent/CN107486132A/zh
Publication of CN107486132A publication Critical patent/CN107486132A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28078—Pore diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates

Abstract

本发明涉及一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法，通过SiO2微球制备得到三维微球模板，然后将三维微球模板置于Fe3O4前驱体溶液中充分浸渍，然后干燥、烧结、浸泡，从而得到孔径大小、比表面积可控的纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料，本发明通过前驱体溶液充分浸透微球模板，在生成四氧化三铁的同时通过加热、溶剂浸泡去除模板，从而得到纯净的四氧化三铁物相、以及多孔的微观结构，进而得到高比表面积多孔吸附材料，该吸附材料吸附能力强，该方法能控制介孔大小为2‑50nm、大孔>50nm、比表面积范围为100～1600m2/g，该多孔吸附材料对重金属离子如Pb、Cr、Cd、As、Ni、Cu等的吸附性能强，本发明具有操作简单、结构可控、制备成本低、市场前景广阔的优点。

Description

一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种重金属污水处理技术领域，尤其是一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法。
背景技术
随着经济发展，大量的工业废水随意排放，导致河流、土壤受到严重的重金属离子污染，对人们的身体健康造成危害极大，与其他污染不同，重金属污染具有以下特点：1、长期性； 2、富集性，在食物链从下至上逐步积累，3、不可逆性，4、潜伏性，在环境中很难降解，生物体内的重金属很难去除，会对机体造成持久性的伤害，5、微量既可产生显著毒性效应。
由于重金属污染对环境介质污染具有隐蔽性、长期性、累积性的特点，治理难道非常大，是当今社会环保领域的重要难题，尽管针对重金属污染已经研发了如化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、蒸发浓缩法，吸附法、反渗透等方法，但是治理效果并不理想，其中，吸附法是利用多孔性固体吸附废水(气)中某些污染物，通过回收或除去这些污染物质，以达到净化的目的，而其中最为关键的是吸附剂；
多孔材料就是一种包含着大量孔隙的材料，是一种由互相封闭或连通的空隙所构成的网状结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。多孔材料必须满足两个条件：(1)存在大量的孔隙；(2)其孔隙必须满足所希望其拥有的性能而存在；多孔材料按照孔隙开放程度分为三类：如果孔隙之间是相通的则为开孔，如果孔隙与周围孔隙之间完全被实心固体分离则为闭孔，当然还有些材料的孔隙是半开半闭的，按照孔径大小可以分为微孔材料、介孔材料和大孔材料，而按化学成分，还可以分为无机金属、非金属、生物有机、非生物有机等类别，目前常见的吸附剂有以下几种：
1、多孔碳，多孔碳是指以碳为骨架，具有发达的孔洞结构的材料，广泛应用于废水和空气治理领域，其包含活性炭、活性碳纤维、掺杂型和新型聚合物基碳以及介孔碳等，以活性炭最具有代表性，其是一种非极性的多孔材料，能够吸附非极性或极性较弱的有机物，活性碳纤维由于巨大的比表面积的微孔，因此吸附性能优于活性炭，能够吸收有机气体，氮氧化物、胺类化合物、吸附催化臭氧和富集微生物，但是，多孔碳的合成比较困难，不适合于大规模生产，目前活性炭的使用量很大，但是活性炭存在使用寿命短、质量差、产量少、再生困难和损失率高等缺点；
2、硅胶，硅胶是具有很大比表面积的多孔性固体二氧化硅材料，是硅酸脱水后的产物，它主要用于干燥，能够与特定的功能基螯合制备重金属离子吸附剂，用硅胶作为吸附剂的固相载体主要是因为它化学性质稳定，不溶于水和许多溶剂，无毒无味；比表面积和孔洞结构比较容易控制，可满足对不同物质的吸附，机械强度好，物质性质不易改变，表面具有硅羟基，容易与功能基键合，制备不同需要的吸附剂，但是，硅胶一旦吸附水或其他有机物质后，它的吸附能力会下降，循环使用性较差，并且在硅胶再生烘干时，如果温度过高引起结构变化从而影响其吸附性能。
3、活性氧化铝，它是一种比表面积大、高度分散和多孔的固体材料，主要通过浸渍活性组分，高温煅烧制得，机械强度大，无毒无味、有较好的不溶性，能够吸附水分和特定气体(例如H2S)、Cr6+、P和As，特别是对于F有着很强的吸附性，但是，其受到pH的影响较大，而且不同水质条件下吸附量会有所区别，F解吸所需要的成本太高，不利于循环再生。
4、分子筛，分子筛是一种具有大量均匀微孔，其孔径大小与分子直径相当的硅铝酸盐化合物，所以它可以把小于孔径的分子吸附，而把大于的挡在外面，它是由硅氧、铝氧四面体组成基本的骨架结构，在晶格中存在着金属阳离子来达到平衡电荷的目的，分子筛由于价廉、可再生、应用广等特点而被应用于废水和废弃的净化，主要有3A、4A、5A、10X、13X、13XAPG、富氧分子筛等种类，以满足干燥、脱硫脱碳等不同的用途，但是，其循环稳定性和持久性较差，而且当净化空气时，水的存在会影响吸附污染物，导致吸附量下降。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种吸附性强的纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法。
本发明的技术方案为：一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
S1)、取适量制备好的SiO2微球溶液倒入表面皿中，在60℃的烘箱中干燥12h得到三维微球模板，待完全干燥成块状后，取出备用；
S2)、取0.1mol FeCl2·4H20、0.1mol C6H8O7·H2O、2g抗坏血酸加入到50mL乙醇中充分溶解后放入集热式恒温加热磁力搅拌器中，在60℃下搅拌6h，然后加入0.1mol DMF继续搅拌30min，冷却得到铁离子溶液备用；
S3)、取0.06gNa2CO3放入装有4.5mL甲醛的容器中，然后在集热式恒温搅拌器中不停地搅拌，直至完全溶解，再加入3.4g间苯二酚，至全部溶解得到RF前驱体溶液；
S4)、将步骤S2)中制备的铁离子溶液加入到步骤S3)中的RF前驱体溶液中，混合得到Fe3O4前驱体溶液备用；
S5)、取适量步骤S1)中制备的三维微球模板置于Fe3O4前驱体溶液中充分浸渍，然后用布氏漏斗抽滤干净；
S6)、将上述充分浸渍的样品放入温度为80℃的烘箱中干燥；
S7)、然后将步骤S6)中干燥的样品放入管式炉进行烧结，首先通入30min N2，然后控制温度从室温升到900℃，保温2h，其中，升温速度为3℃/min，随炉冷却，
S8)样品烧结完成后，将冷却后的样品在0.5～10mol/L的NaOH溶液或1～20wt％的氢氟酸(HF)溶液中浸泡12～48h，从而得到孔径大小、比表面积可控的纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料，其中，该多孔重金属吸附材料的比表面积范围100～1600m2/g、介孔大小为 2-50nm、大孔>50nm。
进一步的，上述技术方案中，步骤S1)中，所述的SiO2微球的制备包括以下步骤：
S101)、将0.01mol柠檬酸溶于少量氨水中，搅拌至柠檬酸完全溶解，加入0.01mol正硅酸乙酯，搅拌均匀，配制成溶液A；
S102)、取一定量的聚乙二醇，溶于50mL体积比为1:1的去离子水与无水乙醇的混合溶液，搅拌至完全溶解，配制成溶液B；
S103)、将溶液A和溶液B混合，搅拌均匀，用氨水调节pH至7-8配制前驱物；
S104)、将前驱物溶液在80℃水浴蒸发至湿凝胶，湿凝胶转移至烘箱中继续加热至130- 140℃干燥发泡至干凝胶；
S105)、将上述干凝胶在500℃条件下煅烧得到粒径为10nm的SiO2微球。
进一步的，上述技术方案中，步骤S1)中，所述的SiO2微球也可以为PS微球或PMMA微球中的任意一种。
进一步的，所述的PS微球的制备包括以下步骤：
G101)、将1.818g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，95ml无水乙醇和5ml去离子水加入反应釜中，在转速为130r/min的条件下搅拌使其形成均相物系，并通氮气鼓起泡排空气20min；
G102)、使物系迅速升温到70℃，当温度稳定后，加入20ml预处理后的苯乙烯、以及0.182g引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)振荡溶解，保持搅拌转速不变，在氮气保护中反应24h后自然冷却，得白色乳液；
G103)将上述白色乳液以5000r/min的转速进行离心沉降，去除上层清液，加入无水乙醇经超声分散清洗下层微球，再离心沉降，再洗涤，反复操作5次，最后将洗涤后的微球在常温下真空干燥24h，得到白色粉末状PS微球。
上述技术方案中，步骤G102)中所述的苯乙烯的预处理为通过5％NaOH溶液对苯乙烯单体进行碱洗除去阻聚剂，然后在氮气下减压蒸馏提纯；
进一步的，所述的PMMA微球的制备包括以下步骤：
G201)、将1.5g分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)溶于55g乙醇和45g水组成的混合溶剂中，升温至65-75℃反应6h，反应结束后自然降温；
G202)、降温结束后将上述反应产物在4000r/min的转速下进行离心分离，倒掉上层清液，加入无水乙醇经超声分散清洗下层微球，再离心沉降，再洗涤，反复操作5次，将离心产物在60℃真空干燥24h，得到PMMA微球。
本发明的有益效果为：该方法制备简单、实用性强，通过前驱体溶液充分浸透微球模板，在生成四氧化三铁的同时通过加热或后续的溶剂浸泡等方法将模板去除，从而得到纯净的四氧化三铁物相又能获得多孔的微观结构进而得到高比表面积的四氧化三铁多孔吸附材料，该吸附材料吸附能力强，该方法利用微球孔隙获得多孔结构，而且微球孔隙大小可控，该方法能控制介孔大小为2-50nm、大孔>50nm、比表面积范围为100～1600m2/g，利用该多孔四氧化三铁的大比表面积可以大幅提高其对重金属离子如Pb、Cr、Cd、As、Ni、Cu等的吸附性能，本发明的模板工艺技术具有操作简单、结构可控、成本低廉、设备简单等优点，市场前景广阔。
附图说明
图1为本发明实施例1的SEM图；
图2为本发明实施例2的SEM图；
图3为本发明实施例3的SEM图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1
一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
S1)、按照以下步骤制备得到SiO2微球；
S101)、将0.01mol柠檬酸溶于10ml氨水中，搅拌至柠檬酸完全溶解，加入0.01mol正硅酸乙酯，搅拌均匀，配制成溶液A；
S102)、取0.5g聚乙二醇，溶于50mL体积比为1:1的去离子水与无水乙醇的混合溶液，搅拌至完全溶解，配制成溶液B；
S103)、将溶液A和溶液B混合，搅拌均匀，用氨水调节pH至7-8配制前驱物溶液；
S104)、将前驱物溶液在80℃水浴蒸发至湿凝胶，湿凝胶转移至烘箱中继续加热至130- 140℃干燥发泡至干凝胶；
S105)、将上述干凝胶在500℃条件下煅烧得到粒径为10nm的SiO2微球；
S2)、取适量SiO2微球溶液倒入表面皿中，在60℃的烘箱中干燥12h得到三维微球模板，待完全干燥成块状后，取出备用；
S3)、取0.1mol FeCl2·4H20、0.1mol C6H8O7·H2O、2g抗坏血酸加入到50mL乙醇中充分溶解后放入集热式恒温加热磁力搅拌器中，在60℃下搅拌6h，然后加入0.1mol二甲基甲酰胺(DMF)继续搅拌30min，冷却得到铁离子溶液备用；
S4)、取0.06gNa2CO3放入装有4.5mL甲醛的容器中，然后在集热式恒温搅拌器中不停地搅拌，直至完全溶解，再加入3.4g间苯二酚，至全部溶解得到RF前驱体溶液；
S5)、将步骤S3)中制备的铁离子溶液加入到步骤S4)中的RF前驱体溶液中，混合得到Fe3O4前驱体溶液备用；
S6)、取适量步骤S2)中制备的三维微球模板置于Fe3O4前驱体溶液中充分浸渍，然后用布氏漏斗抽滤干净；
S7)、将上述充分浸渍的样品放入温度为80℃的烘箱中干燥；
S8)、然后将步骤S7)中干燥的样品放入管式炉进行烧结，首先通入30min N2，然后控制温度从室温升到900℃，保温2h，其中，升温速度为3℃/min，随炉冷却；
S9)样品烧结完成后，将冷却后的样品在0.5～10mol/L的NaOH溶液或1～20wt％的氢氟酸(HF)溶液中浸泡12～48h，从而得到孔径大小、比表面积可控的纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料，其中，该多孔重金属吸附材料的比表面积范围为100～1600m2/g、介孔大小为 2-50nm。
实施例2
一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
S1)、按照以下步骤制备得到PS微球，
S101)、将1.818g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，95ml无水乙醇和5ml去离子水加入反应釜中，在转速为130r/min的条件下搅拌使其形成均相物系，并通氮气鼓起泡排空气20min；
S102)、使物系迅速升温到70℃，当温度稳定后，加入20ml去除阻聚剂后的苯乙烯、以及0.182g引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)振荡溶解，保持搅拌转速不变，在氮气保护中反应24h后自然冷却，得白色乳液；
S103)、将上述白色乳液以5000r/min的转速进行离心沉降，去除上层清液，加入无水乙醇经超声分散清洗下层微球，再离心沉降，再洗涤，反复操作5次，最后将洗涤后的微球在常温下真空干燥24h，得到白色粉末状PS微球；
S2)、取适量PS微球倒入表面皿中，在60℃的烘箱中干燥12h得到三维微球模板，待完全干燥成块状后，取出备用；
S3)、取0.1mol FeCl2·4H20、0.1mol C6H8O7·H2O、2g抗坏血酸加入到50mL乙醇中充分溶解后放入集热式恒温加热磁力搅拌器中，在60℃条件下搅拌6h，然后加入0.1mol二甲基甲酰胺(DMF)继续搅拌30min，冷却得到铁离子溶液备用；
S4)、取0.06gNa2CO3放入装有4.5mL甲醛的容器中，然后在集热式恒温搅拌器中不停地搅拌，直至完全溶解，再加入3.4g间苯二酚，至全部溶解得到RF前驱体溶液；
S5)、将步骤S3)中制备的铁离子溶液加入到步骤S4)中的RF前驱体溶液中，混合得到Fe3O4前驱体溶液备用；
S6)、取适量步骤S2)中制备的三维微球模板置于Fe3O4前驱体溶液中充分浸渍，然后用布氏漏斗抽滤干净；
S7)、将上述充分浸渍的样品放入温度为80℃的烘箱中干燥；
S8)、然后将步骤S7)中干燥的样品放入管式炉进行烧结处理，首先通入30min N2，然后控制温度从室温升到900℃，保温2h，其中，升温速度为3℃/min，随炉冷却，从而得到孔径大小、比表面积可控的多孔重金属吸附材料，其中，该多孔重金属吸附材料的比表面积范围为100～1600m2/g、介孔大小为2-50nm。
实施例3
一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
S1)、按照以下步骤制备得到PMMA微球；
S101)、将1.5g分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、10g单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)、0.1g引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)溶于55g乙醇和45g水组成的混合溶剂中，升温至65-75℃反应6h，反应结束后自然降温；
S102)、降温结束后将上述反应产物在4000r/min的转速下进行离心分离，倒掉上层清液，加入无水乙醇经超声分散清洗下层微球，再离心沉降，再洗涤，反复操作5次，将离心产物在60℃真空干燥24h，得到PMMA微球；
S2)、取适量PMMA微球溶液倒入表面皿中，在60℃的烘箱中干燥12h得到三维微球模板，待完全干燥成块状后，取出备用；
S3)、取0.1mol FeCl2·4H20、0.1mol C6H8O7·H2O、2g抗坏血酸加入到50mL乙醇中充分溶解后放入集热式恒温加热磁力搅拌器中，在60℃下搅拌6h，然后加入0.1mol二甲基甲酰胺(DMF)继续搅拌30min，冷却得到铁离子溶液备用；
S4)、取0.06gNa2CO3放入装有4.5mL甲醛的容器中，然后在集热式恒温搅拌器中不停地搅拌，直至完全溶解，再加入3.4g间苯二酚，至全部溶解得到RF前驱体溶液；
S5)、将步骤S3)中制备的铁离子溶液加入到步骤S4)中的RF前驱体溶液中，混合得到Fe3O4前驱体溶液备用；
S6)、取适量步骤S2)中制备的三维微球模板置于Fe3O4前驱体溶液中充分浸渍，然后用布氏漏斗抽滤干净；
S7)、将上述充分浸渍的样品放入温度为80℃的烘箱中干燥；
S8)、然后将步骤S7)中干燥的样品放入管式炉进行烧结，首先通入30min N2，然后控制温度从室温升到900℃，保温2h，其中，升温速度为3℃/min，随炉冷却，从而得到孔径大小、比表面积可控的多孔重金属吸附材料，其中，该多孔重金属吸附材料的比表面积范围为100～1600m2/g、介孔大小为2-50nm。
实施例4
以实施例1、2、3中制备得到的吸附材料作为吸附剂，并分别记为A1、A2、A3，然后配置含有Cd2+、Pb2+、Cr6+、As5+、Cu2+的质量体积浓度为100ppb的重金属模拟水样，取10ml 重金属水样置于离心瓶中密封，取0.1g上述制备得到的多孔重金属吸附材料放入含有Cd2+、 Pb2 +、Cr6+、As5+、Cu2+的重金属溶液中进行重金属吸附，用离心机在40℃的条件下横向震荡，离心速度为4000R/min，吸附平衡时间为120min，采用中速滤纸过滤固体后用ICP-MS检测溶液Cd2+、Pb2+、Cr6+、As5+、Cu2+的浓度，计算得到该吸附材料的吸附容量，具体如表一所示；
表一吸附材料对不同重金属的吸附量
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)、取适量制备好的SiO2微球溶液倒入表面皿中，在60℃的烘箱中干燥12h得到三维微球模板，待完全干燥成块状后，取出备用；
S2)、取0.1mol FeCl2·4H20、0.1mol C6H8O7·H2O、2g抗坏血酸加入到50mL乙醇中充分溶解后放入集热式恒温加热磁力搅拌器中，在60℃下搅拌6h，然后加入0.1mol二甲基甲酰胺(DMF)继续搅拌30min，冷却得到铁离子溶液备用；
S3)、取0.06gNa2CO3放入装有4.5mL甲醛的容器中，然后在集热式恒温搅拌器中不停地搅拌，直至完全溶解，再加入3.4g间苯二酚，至全部溶解得到RF前驱体溶液；
S4)、将步骤S2)中制备的铁离子溶液加入到步骤S3)中的RF前驱体溶液中，混合得到Fe3O4前驱体溶液备用；
S5)、取适量步骤S1)中制备的三维微球模板置于Fe3O4前驱体溶液中充分浸渍，然后用布氏漏斗抽滤干净；
S6)、将上述充分浸渍的样品放入温度为80℃的烘箱中干燥；
S7)、然后将步骤S6)中干燥的样品放入管式炉进行烧结，首先通入30min N2，然后控制温度从室温升到900℃，保温2h，其中，升温速度为3℃/min，随炉冷却；
S8)样品烧结完成后，将冷却后的样品在0.5～10mol/L的NaOH溶液或1～20wt％的氢氟酸(HF)溶液中浸泡12～48h，从而得到孔径大小、比表面积可控的纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料，其中，该多孔重金属吸附材料的比表面积范围100～1600m2/g、介孔大小为2-50nm、大孔>50nm。
2.根据权利要求1所述的一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤S1)中，所述的SiO2微球的制备包括以下步骤：
S101)、将0.01mol柠檬酸溶于少量氨水中，搅拌至柠檬酸完全溶解，加入0.01mol正硅酸乙酯，搅拌均匀，配制成溶液A；
S102)、取一定量的聚乙二醇，溶于50mL体积比为1:1的去离子水与无水乙醇的混合溶液，搅拌至完全溶解，配制成溶液B；
S103)、将溶液A和溶液B混合，搅拌均匀，用氨水调节pH至7-8配制前驱物；
S104)、将前驱物溶液在80℃水浴蒸发至湿凝胶，湿凝胶转移至烘箱中继续加热至130-140℃干燥发泡至干凝胶；
S105)、将上述干凝胶在500℃条件下煅烧得到粒径为10nm的SiO2微球。
3.根据权利要求1所述的一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤S1)中，所述的SiO2微球也可以为PS微球或PMMA微球中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法，其特征在于：所述的PS微球的制备包括以下步骤：
G101)、将1.818g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，95ml无水乙醇和5ml去离子水加入反应釜中，在转速为130r/min的条件下搅拌使其形成均相物系，并通氮气鼓起泡排空气20min；
G102)、使物系迅速升温到70℃，当温度稳定后，加入20ml预处理后的苯乙烯、以及0.182g引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)振荡溶解，保持搅拌转速不变，在氮气保护中反应24h后自然冷却，得白色乳液；
G103)将上述白色乳液以5000r/min的转速进行离心沉降，去除上层清液，加入无水乙醇经超声分散清洗下层微球，再离心沉降，再洗涤，反复操作5次，最后将洗涤后的微球在常温下真空干燥24h，得到白色粉末状PS微球。
5.根据权利要求3所述的一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法，其特征在于：所述的PMMA微球的制备包括以下步骤：
G201)、将1.5g分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)溶于55g乙醇和45g水组成的混合溶剂中，升温至65-75℃反应6h，反应结束后自然降温；
G202)、降温结束后将上述反应产物在4000r/min的转速下进行离心分离，倒掉上层清液，加入无水乙醇经超声分散清洗下层微球，再离心沉降，再洗涤，反复操作5次，将离心产物在60℃真空干燥24h，得到PMMA微球。
6.根据权利要求4所述的一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法，其特征在于：步骤G102)中，所述的苯乙烯的预处理为通过5％NaOH溶液对苯乙烯单体进行碱洗除去阻聚剂，然后在氮气下减压蒸馏提纯。
CN201710777097.0A 2017-09-01 2017-09-01 一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法 Pending CN107486132A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710777097.0A CN107486132A (zh) 2017-09-01 2017-09-01 一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710777097.0A CN107486132A (zh) 2017-09-01 2017-09-01 一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107486132A true CN107486132A (zh) 2017-12-19

Family

ID=60650904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710777097.0A Pending CN107486132A (zh) 2017-09-01 2017-09-01 一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107486132A (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109081381A (zh) * 2018-10-11 2018-12-25 东莞市中航华讯卫星技术有限公司 纳米多孔负极材料Fe3O4的制备方法
CN109126745A (zh) * 2018-09-28 2019-01-04 成都其其小数科技有限公司 一种用于油水分离的可循环利用的超疏水粉末及制备方法
CN111136280A (zh) * 2020-02-29 2020-05-12 中原工学院 一种花状Fe/Fe3C/Fe3O4复合吸波材料及其制备方法
CN111318272A (zh) * 2020-03-19 2020-06-23 江苏开放大学（江苏城市职业学院） 一种具有吸附重金属的生物炭及其制备方法与应用
CN111589423A (zh) * 2020-05-28 2020-08-28 杭州楚环科技股份有限公司 一种新型吸附剂Fe2O3@RF@GNFs的制备方法及其应用
CN112808239A (zh) * 2021-01-15 2021-05-18 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队 一种水体中重金属离子的处理方法
CN112844297A (zh) * 2021-01-15 2021-05-28 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队 一种磁性重金属离子螯合剂的制备方法及所得产品
CN113620348A (zh) * 2021-08-26 2021-11-09 徐州润锋新材料有限公司 一种多孔四氧化三铁粉体及其制备方法
CN115075055A (zh) * 2022-06-15 2022-09-20 石家庄铁道大学 一种纳米磁性氧化物复合茶叶纸及其制备方法
CN115380766A (zh) * 2022-09-06 2022-11-25 安徽省农业科学院棉花研究所 一种双孢菇用疏松透气的覆土基料及其制备方法
CN115433550A (zh) * 2022-09-13 2022-12-06 北京化工大学 一种具有废热回收和重金属离子吸附的相变微胶囊及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101891210A (zh) * 2010-07-21 2010-11-24 陕西科技大学 一种纳米二氧化硅粉体的制备方法
CN102731698A (zh) * 2012-07-10 2012-10-17 武汉工程大学 一种单分散聚合物微球的制备方法
CN103657545A (zh) * 2012-09-18 2014-03-26 复旦大学 具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料及其制备方法
CN105776350A (zh) * 2016-03-17 2016-07-20 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种空心棒状四氧化三铁及其复合物的制备方法
CN106397818A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 杨明志 一种预活化聚苯乙烯微球的制备方法
CN106409522A (zh) * 2016-10-10 2017-02-15 华南师范大学 一种二氧化锰包覆空心碳球及其制备方法和应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101891210A (zh) * 2010-07-21 2010-11-24 陕西科技大学 一种纳米二氧化硅粉体的制备方法
CN102731698A (zh) * 2012-07-10 2012-10-17 武汉工程大学 一种单分散聚合物微球的制备方法
CN103657545A (zh) * 2012-09-18 2014-03-26 复旦大学 具有核壳结构的磁性高分子/碳基微球材料及其制备方法
CN105776350A (zh) * 2016-03-17 2016-07-20 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种空心棒状四氧化三铁及其复合物的制备方法
CN106397818A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 杨明志 一种预活化聚苯乙烯微球的制备方法
CN106409522A (zh) * 2016-10-10 2017-02-15 华南师范大学 一种二氧化锰包覆空心碳球及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
N.J. TANG ET. AL.: ""Nanostructured magnetite (Fe3O4) thin films prepared by sol–gel method"", 《JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS》 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109126745A (zh) * 2018-09-28 2019-01-04 成都其其小数科技有限公司 一种用于油水分离的可循环利用的超疏水粉末及制备方法
CN109081381B (zh) * 2018-10-11 2020-11-13 蔚蓝(广东)新能源科技有限公司 纳米多孔负极材料Fe3O4的制备方法
CN109081381A (zh) * 2018-10-11 2018-12-25 东莞市中航华讯卫星技术有限公司 纳米多孔负极材料Fe3O4的制备方法
CN111136280B (zh) * 2020-02-29 2022-10-18 中原工学院 一种花状Fe/Fe3C/Fe3O4复合吸波材料及其制备方法
CN111136280A (zh) * 2020-02-29 2020-05-12 中原工学院 一种花状Fe/Fe3C/Fe3O4复合吸波材料及其制备方法
CN111318272A (zh) * 2020-03-19 2020-06-23 江苏开放大学（江苏城市职业学院） 一种具有吸附重金属的生物炭及其制备方法与应用
CN111589423A (zh) * 2020-05-28 2020-08-28 杭州楚环科技股份有限公司 一种新型吸附剂Fe2O3@RF@GNFs的制备方法及其应用
CN112808239A (zh) * 2021-01-15 2021-05-18 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队 一种水体中重金属离子的处理方法
CN112844297A (zh) * 2021-01-15 2021-05-28 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队 一种磁性重金属离子螯合剂的制备方法及所得产品
CN113620348A (zh) * 2021-08-26 2021-11-09 徐州润锋新材料有限公司 一种多孔四氧化三铁粉体及其制备方法
CN113620348B (zh) * 2021-08-26 2023-05-30 徐州润锋新材料有限公司 一种多孔四氧化三铁粉体及其制备方法
CN115075055A (zh) * 2022-06-15 2022-09-20 石家庄铁道大学 一种纳米磁性氧化物复合茶叶纸及其制备方法
CN115075055B (zh) * 2022-06-15 2023-04-18 石家庄铁道大学 一种纳米磁性氧化物复合茶叶纸及其制备方法
CN115380766A (zh) * 2022-09-06 2022-11-25 安徽省农业科学院棉花研究所 一种双孢菇用疏松透气的覆土基料及其制备方法
CN115380766B (zh) * 2022-09-06 2023-06-16 安徽省农业科学院棉花研究所 一种双孢菇用疏松透气的覆土基料及其制备方法
CN115433550A (zh) * 2022-09-13 2022-12-06 北京化工大学 一种具有废热回收和重金属离子吸附的相变微胶囊及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107486132A (zh) 一种纳米四氧化三铁多孔重金属吸附材料的制备方法
Xie et al. Polyethyleneimine modified activated carbon for adsorption of Cd (II) in aqueous solution
Jiang et al. Magnetic metal-organic framework (Fe3O4@ ZIF-8) core-shell composite for the efficient removal of Pb (II) and Cu (II) from water
Zhou et al. Sorption performance and mechanisms of arsenic (V) removal by magnetic gelatin-modified biochar
Jia et al. Adsorption removal and reuse of phosphate from wastewater using a novel adsorbent of lanthanum-modified platanus biochar
An et al. Adsorption of heavy metal ions by iminodiacetic acid functionalized D301 resin: Kinetics, isotherms and thermodynamics
Liu et al. Carbon spheres/activated carbon composite materials with high Cr (VI) adsorption capacity prepared by a hydrothermal method
CN102824898B (zh) 一种三维多孔抗压限胀型膨润土吸附材料及其制备方法
CN106799215A (zh) 一种多孔球形交联树脂‑氧化石墨烯复合吸附材料及其制备与应用
Zhang et al. Efficient removal of Remazol Brilliant Blue R from water by a cellulose-based activated carbon
Jing et al. Free-standing large-mesoporous silica films decorated with lanthanum as new adsorbents for efficient removal of phosphate
Yu et al. Selective biosorption of U (VI) from aqueous solution by ion-imprinted honeycomb-like chitosan/kaolin clay composite foams
CN105457597A (zh) 一种石墨烯/二氧化硅/纳米零价铁复合材料及其制备方法与应用
Jin et al. Efficient adsorption of Congo red by MIL-53 (Fe)/chitosan composite hydrogel spheres
CN111229157A (zh) 一种无机聚合物改性膨润土吸附材料的制备方法
Fan et al. Effect of chitosan modification on the properties of magnetic porous biochar and its adsorption performance towards tetracycline and Cu2+
CN108948251B (zh) 一种改性复合孔结构吸附树脂及其制备方法
CN112958052A (zh) 一种高吸附性的MnO2-氨基化聚苯乙烯复合纤维及制法
CN108940210B (zh) 磁性Fe3O4-POSS-COOH功能化纳米吸附材料及其制备方法
Li et al. A novel and simple pathway to synthesis of porous polyurea absorbent and its tests on dye adsorption and desorption
Yu et al. Steam-treated CeO2-ZrO2/activated carbon fibers for the efficient removal of Pb (II) from aqueous solutions
Deng et al. Efficient and enhanced Hg2+ removal from water using a thio functionalized fibrous adsorbent prepared with microwave irradiation: Batch and fixed-bed column study
Hu et al. Structural design of a floating-magnetically responsive silica adsorbent and efficient removal of dyes
Ma et al. Changes in the pore structure of modified sludge-activated carbon and its effect on the adsorption characteristics of CO2 under high pressure
Sun et al. The influential factors towards graphene oxides removal by activated carbons: Activated functional groups vs BET surface area

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171219

RJ01 Rejection of invention patent application after publication