CN110548478A - 一种改性磁性纳米粒子及其应用 - Google Patents

一种改性磁性纳米粒子及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110548478A
CN110548478A CN201910784343.4A CN201910784343A CN110548478A CN 110548478 A CN110548478 A CN 110548478A CN 201910784343 A CN201910784343 A CN 201910784343A CN 110548478 A CN110548478 A CN 110548478A
Authority
CN
China
Prior art keywords
modified magnetic
water
modified
magnetic nanoparticles
ethanol
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
CN201910784343.4A
Other languages
English (en)
Inventor
刘丹
李嘉唯
唐江宏
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.)
Jiangsu University of Technology
Original Assignee
Jiangsu University of Technology
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 Jiangsu University of Technology filed Critical Jiangsu University of Technology
Priority to CN201910784343.4A priority Critical patent/CN110548478A/zh
Publication of CN110548478A publication Critical patent/CN110548478A/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
    • 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
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
    • 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
    • B01J20/28002—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 physical properties
    • B01J20/28009—Magnetic properties
    • 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
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)

Abstract

本发明涉及一种改性磁性纳米粒子及其应用，通过在磁性纳米粒子表面包覆二氧化硅，并对其进行表面硅烷偶联剂的接枝改性来防止磁性纳米粒子的聚合和浸出，再进行表面羧甲基纤维素(CMC)的包覆，制备出CMC包覆的Fe3O4@SiO2，由于羧甲基纤维素环保、低成本，其溶解性、生物相容性和生物降解性均较好，从而可以提高磁性纳米粒子的胶体稳定性和生物相容性；所制得的改性磁性纳米粒子—CMC包覆的Fe3O4@SiO2对番红花红T有去除作用，可应用于去除和检测水质中存在的番红花红T，对水质中存在的番红花红T的去除率为50％左右；本发明的检测水中番红花红T的方法相较于实验室滴定法简便，且准确性较高。

Description

一种改性磁性纳米粒子及其应用
技术领域
本发明涉及废水治理技术领域，具体涉及一种改性磁性纳米粒子及其应用。
背景技术
染料是废水治理中最难处理的工业污染物之一，它抑制阳光进入河流，影响水生生态系统。某些染料及其降解产物会引起人类中毒、过敏、皮肤刺激和癌症等不良反应。番红花红T广泛应用于纺织、印染和油墨工业领域，还应用于对纸张、玩具和一些塑料制品的染色。
目前，人们提出了几种去除废水中染料的方法，其中常用的是生物氧化法、化学沉淀法和吸附法，因为具有成本低、效率高、速度快、容量大、适应性强和易操作等特点，吸附法成为应用最多的方法，并且该方法还可以去除传统的生物法不能有效去除的化学物质。
此外，近年来，基于磁性纳米粒子(MNPS)吸附剂的制备简单、易于分离而备受关注，而大多数是以Fe3O4 MNPS为基础的吸附剂，但是该Fe3O4 MNPS在酸性条件下存在自氧化、毒性、聚集和浸出等缺陷，因此需要对其进行改性。
发明内容
为了解决Fe3O4 MNPS在酸性条件下存在自氧化、毒性、聚集和浸出的缺陷，而提供一种改性磁性纳米粒子及其应用。
本发明通过以下技术方案实现：
一种改性磁性纳米粒子，由以下步骤制得：
(1)Fe3O4的制备：将三氯化铁溶于乙二醇中，搅拌溶解后，依次加入乙酸钠、聚乙二醇，继续搅拌1h以上，加热反应，待反应结束后，以磁性分离产生的黑色产物，反复醇洗和水洗，干燥，制得Fe3O4磁性纳米粒子；
(2)表面改性：将Fe3O4磁性纳米粒子分散于乙醇和水的混合溶液中，加入硅酸四乙酯的乙醇溶液，搅拌反应4-8h后，以磁性分离产物，反复醇洗和水洗，干燥；将干燥后的产物分散于乙醇中，加入硅烷偶联剂于室温下搅拌反应4-8h后，以磁性分离产物，反复醇洗和水洗，干燥，得到表面接枝改性的Fe3O4@SiO2；
(3)将步骤(2)制得的表面接枝改性的Fe3O4@SiO2、羧甲基纤维素、N，N'-二环己基碳二亚胺溶于N，N-二甲基甲酰胺，超声分散后搅拌2-5h，以磁性分离产物，无水乙醇反复清洗3次，干燥，制得羧甲基纤维素包覆的Fe3O4@SiO2即为所述改性磁性纳米粒子。
进一步地，步骤(1)中所述三氯化铁、乙二醇、乙酸钠、聚乙二醇的质量比为(1-3):(30-40):(6-9):2；所述加热反应的条件为在200℃下反应12h。
进一步地，步骤(2)中所述Fe3O4磁性纳米粒子、乙醇、水的质量比为2:(90-100):(30-50)；所述Fe3O4磁性纳米粒子与硅酸四乙酯的质量比为2:(3-4)；所述硅酸四乙酯的乙醇溶液中硅酸四乙酯与乙醇中的体积比为1:5，所述硅酸四乙酯的乙醇溶液加入速度为(15-20)滴/min。硅酸四乙酯的乙醇溶液加入过快导致局部溶液过浓，反应不完全。
进一步地，步骤(2)中所述干燥后的产物、乙醇、硅烷偶联剂的质量比为2:(100-120):(1-2)；所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种，优选为KH550。
进一步地，步骤(3)中表面接枝改性的Fe3O4@SiO2、羧甲基纤维素、N，N'-二环己基碳二亚胺、N，N-二甲基甲酰胺的质量比为1:2:2:(9-10)。
进一步地，上述步骤中所述反复醇洗和水洗均是分别以无水乙醇和去离子水反复冲洗3次，所述干燥的温度均为60℃。
本发明的另一目的在于提供一种上述改性磁性纳米粒子在去除水中番红花红T上的应用，所述应用的方法包括如下步骤：温度为25℃下，调节番红花红T溶液的pH值为10，然后加入上述改性磁性纳米粒子，振荡时间50min。
进一步地，改性磁性纳米粒子的用量为0.5-2mg/mL。
本发明的最后一个目的在于提供一种上述改性磁性纳米粒子在水质检测中的应用，所述应用检测的是水中番红花红T，所述应用的方法包括如下步骤：
(a)温度为25℃下，调节一系列质量浓度的番红花红T标准溶液的pH值为10，然后加入上述改性磁性纳米粒子，振荡时间50min后测试吸光度值；
(b)以一系列番红花红T质量浓度为横坐标，以其对应所测得的吸光度值为纵坐标，画图后进行线性拟合，所得线性拟合的拟合度为0.9956，番红花红T质量浓度与吸光度值的线性关系式为y＝0.0572x+0.0979··················(1) 式[1]中x的范围为0-50μg/mL；
(c)将上述改性磁性纳米粒子加入待检测水样品中，进行吸光度测试，对应步骤(2)中的线性关系式即可得出水中番红花红T质量浓度。
进一步地，步骤(a)中所述改性磁性纳米粒子与番红花红T溶液和步骤(c)中所述改性磁性纳米粒子与待检测水样品的质量体积比均为5-20mg:10mL。
本发明中检测的所述番红花红T溶液中番红花红T质量浓度为0-50μg/mL，但是对于本领域内技术人员来说显而易见地是，在不背离本发明实质的情况下可以进行超出该范围的研究。
有益技术效果：
本发明通过在磁性纳米粒子表面包覆二氧化硅，并对其进行表面硅烷偶联剂的接枝改性来防止磁性纳米粒子的聚合和浸出，再进行表面羧甲基纤维素(CMC)的包覆，制备出CMC包覆的Fe3O4@SiO2，由于羧甲基纤维素环保、低成本，其溶解性、生物相容性和生物降解性均较好，从而可以提高磁性纳米粒子的胶体稳定性和生物相容性；所制得的改性磁性纳米粒子—CMC包覆的Fe3O4@SiO2对番红花红T有去除作用，可应用于去除和检测水质中存在的番红花红T，对水质中存在的番红花红T的去除率为50％左右，能够去除番红花红T的原因主要是因为Fe3O4磁性粒子对番红花红T的物理吸附，然后对Fe3O4磁性粒子进行表面包覆二氧化硅、表面硅烷偶联剂的接枝以及表面羧甲基纤维素(CMC)的包覆后，所制得的改性磁性纳米粒子的表面氢键活性位点增多并同时具有静电吸附作用，使其对番红花红T的吸附作用增强；本发明的检测水中番红花红T的方法相较于实验室滴定法简便，且准确性较高。
附图说明
图1为实施例1中最终制得的CMC包覆的Fe3O4@SiO2即本发明的改性磁性纳米粒子的扫描电镜图，其中a为Fe3O4粒子的表面形貌图，b为CMC包覆的Fe3O4@SiO2粒子的表面形貌图；a、b图中标尺为1微米。
图2为实施例1中步骤(1)制得的Fe3O4粒子和最终产物对应的FT-IR谱图，其中a为Fe3O4粒子的FT-IR谱图，b为最终产物CMC包覆的Fe3O4@SiO2粒子的FT-IR谱图。
图3为番红花红T的标准曲线。
图4为振荡时间对吸附效果的影响。
图5为番红花红T初始浓度对吸附效果的影响。
图6为pH对吸附效果的影响。
图7为温度对吸附效果的影响。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例进一步描述本发明，但不限制本发明范围。
实施例1
一种改性磁性纳米粒子，由以下步骤制得：
(1)Fe3O4的制备：将2.7gFeCl3·6H2O溶于30mL乙二醇(EG)中，搅拌30min溶解后，从无色变成透明橙色，然后依次加入7.2g乙酸钠、2.0g聚乙二醇(PEG-2000)，搅拌至溶液变成不透明棕褐色，继续搅拌1h，200℃加热反应12h，待反应结束后，以磁性分离产生的黑色产物，分别用无水乙醇和去离子水反复冲洗3次，60℃真空干燥过夜，制得Fe3O4磁性纳米粒子；
(2)表面改性：将2.0g Fe3O4磁性纳米粒子分散于120mL乙醇和40mL水的混合溶液中，超声分散15min，逐滴加入硅酸四乙酯的乙醇溶液，其中硅酸四乙酯4mL、乙醇20mL，搅拌反应6h后，以磁性分离产物，分别用无水乙醇和去离子水反复冲洗3次，60℃真空干燥过夜；将干燥后的2.0g产物分散于150mL乙醇中，加入1.7mL硅烷偶联剂KH550于室温下搅拌反应6h后，以磁性分离产物，分别用无水乙醇和去离子水反复冲洗3次，得到表面接枝改性的Fe3O4@SiO2；
(3)将0.1g步骤(2)制得的表面接枝改性的Fe3O4@SiO2、0.2g羧甲基纤维素、0.2gN，N'-二环己基碳二亚胺溶于10mL N，N-二甲基甲酰胺，超声处理10min，搅拌3.5h，以磁性分离产物，用无水乙醇反复冲洗3次，60℃真空干燥过夜，制得羧甲基纤维素包覆的Fe3O4@SiO2即为所述改性磁性纳米粒子。
对本实施例所制得的改性磁性纳米粒子进行扫描电子显微镜形貌观察，粒子形貌图如图1所示，由图1可知，a中Fe3O4表面分布比较均匀，颗粒间有团聚现象；然后对Fe3O4磁性粒子进行表面包覆二氧化硅、表面硅烷偶联剂的接枝以及表面羧甲基纤维素(CMC)的包覆后，b中改性后的Fe3O4磁性纳米粒子呈现海绵状结构，由平均直径约25～40nm的球形纳米颗粒组成，这种结构更有利于吸附性能的提高。
对本实施例步骤(1)制得的Fe3O4粒子和最终产物进行FT-IR测试，FT-IR谱图如图2所示，由a曲线可知，Fe3O4在605cm-1处出现了Fe-O键的伸缩振动峰；在b曲线中，峰值在1120cm-1与Si-O键振动有关，表明SiO2成功包覆在Fe3O4表面；羧基C＝O键的拉伸振动在1580cm-1，在2950cm-1处吸收峰对应着C-H的伸缩振动，3460cm-1处的特征峰为Fe3O4 MNPs表面-OH伸缩振动，1640cm-1处的峰与形成的酰胺基C＝O键有关，证实了CMC对Fe3O4@SiO2的包覆。
实施例2
一种改性磁性纳米粒子，由以下步骤制得：
(1)Fe3O4的制备：将1.0gFeCl3·6H2O溶于27mL乙二醇(EG)中，搅拌30min溶解后，从无色变成透明橙色，然后依次加入6g乙酸钠、2.0g聚乙二醇(PEG-2000)，搅拌至溶液变成不透明棕褐色，继续搅拌1h，200℃加热反应12h，待反应结束后，以磁性分离产生的黑色产物，分别用无水乙醇和去离子水反复冲洗3次，60℃真空干燥过夜，制得Fe3O4磁性纳米粒子；
(2)表面改性：将2.0g Fe3O4磁性纳米粒子分散于115mL乙醇和50mL水的混合溶液中，超声分散15min，逐滴加入硅酸四乙酯的乙醇溶液，其中硅酸四乙酯3.5mL、乙醇17.5mL，搅拌反应5h后，以磁性分离产物，分别用无水乙醇和去离子水反复冲洗3次，60℃真空干燥过夜；将干燥后的2.0g产物分散于130mL乙醇中，加入1.2mL硅烷偶联剂KH560于室温下搅拌反应6h后，以磁性分离产物，分别用无水乙醇和去离子水反复冲洗3次，得到表面接枝改性的Fe3O4@SiO2；
(3)将0.1g步骤(2)制得的表面接枝改性的Fe3O4@SiO2、0.2g羧甲基纤维素、0.2gN，N'-二环己基碳二亚胺溶于10mL N，N-二甲基甲酰胺，超声处理10min，搅拌3.5h，以磁性分离产物，用无水乙醇反复冲洗3次，60℃真空干燥过夜，制得羧甲基纤维素包覆的Fe3O4@SiO2即为所述改性磁性纳米粒子。
本实施例的最终产物改性磁性纳米粒子的形貌结构与实施例1相同。
本实施例的最终产物改性磁性纳米粒子的FT-IR测试表明最终产物为CMC包覆的Fe3O4@SiO2。
实施例3
一种改性磁性纳米粒子，由以下步骤制得：
(1)Fe3O4的制备：将3.0gFeCl3·6H2O溶于35mL乙二醇(EG)中，搅拌30min溶解后，从无色变成透明橙色，然后依次加入9g乙酸钠、2.0g聚乙二醇(PEG-2000)，搅拌至溶液变成不透明棕褐色，继续搅拌1h，200℃加热反应12h，待反应结束后，以磁性分离产生的黑色产物，分别用无水乙醇和去离子水反复冲洗3次，60℃真空干燥过夜，制得Fe3O4磁性纳米粒子；
(2)表面改性：将2.0g Fe3O4磁性纳米粒子分散于125mL乙醇和30mL水的混合溶液中，超声分散15min，逐滴加入硅酸四乙酯的乙醇溶液，其中硅酸四乙酯4.2mL、乙醇21mL，搅拌反应6h后，以磁性分离产物，分别用无水乙醇和去离子水反复冲洗3次，60℃真空干燥过夜；将干燥后的2.0g产物分散于140mL乙醇中，加入1.8mL硅烷偶联剂KH570于室温下搅拌反应6h后，以磁性分离产物，分别用无水乙醇和去离子水反复冲洗3次，得到表面接枝改性的Fe3O4@SiO2；
(3)将0.1g步骤(2)制得的表面接枝改性的Fe3O4@SiO2、0.2g羧甲基纤维素、0.2gN，N'-二环己基碳二亚胺溶于10mL N，N-二甲基甲酰胺，超声处理10min，搅拌3.5h，以磁性分离产物，用无水乙醇反复冲洗3次，60℃真空干燥过夜，制得羧甲基纤维素包覆的Fe3O4@SiO2即为所述改性磁性纳米粒子。
本实施例的最终产物改性磁性纳米粒子的形貌结构与实施例1相同。
本实施例的最终产物改性磁性纳米粒子的FT-IR测试表明最终产物为CMC包覆的Fe3O4@SiO2。
应用例1
番红花红T的吸附-去除试验：
(1)振荡时间对番红花红T吸附的影响：移取10mL浓度为10μg/mL的番红花红T溶液置于数个离心管中，然后加入0.01g实施例1中制得的改性磁性纳米粒子，分别振荡5min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、60min、80min、100min、120min后，静置、用磁铁分离，取上清液采用紫外-可见分光光度计在波长为514nm处测其吸光度值，并计算吸附百分比，结果如图4所示，由4中可知，随着吸附时间的增加，实施例1制得的改性磁性纳米粒子对番红花红T溶液的吸附百分比逐渐增大，于50min后便趋于稳定，由此最佳吸附时间为50min。
(2)番红花红T初始浓度的吸附影响：移取10mL浓度为5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，95，100μg/mL的番红花红T于数个50mL的离心管中，分别加入0.01g实施例1中制得的改性磁性纳米粒子，在25℃下振荡50min，静置、用磁铁分离，取上清液采用紫外-可见分光光度计在波长为514nm处测其吸光度值，并计算吸附百分比，结果如图5所示，由图5可知，随着番红花红T浓度的增大，实施例1制得的改性磁性纳米粒子对番红花红T溶液的吸附百分比逐渐增大，吸附率由34.15％增加至51.74％，可见番红花红T的浓度越高，改性磁性纳米粒子的吸附能力越大。
(3)番红花红T溶液的pH值对吸附效果的影响：在不同pH值(pH＝2.0-10.0)的10μg/mL的番红花红T溶液中加入0.01g实施例1制得的改性磁性纳米粒子，用盐酸溶液和氢氧化钠溶液调节pH，在室温条件下振荡，静置、用磁铁分离，取上清液采用紫外-可见分光光度计在波长为514nm处测其吸光度值，并计算吸附百分比，结果如图6所示，由图6可知，随着溶液pH值的增加，CMC@Fe3O4@SiO2磁性纳米粒子对番红花红T的吸附百分比逐渐增加，番红花红T染料分子与改性磁性纳米粒子上的氢键、羧基等活性位点相互作用使吸附百分比增加；在低pH时，溶液中H+离子浓度高，番红花红T阳离子染料表面带有正电荷，电荷排斥使它们彼此不相容，从而改性磁性纳米粒子吸附效果较低；在高pH时，溶液中OH-离子浓度高，改性磁性纳米粒子表面带负电荷，与阳离子染料上的正电荷相互吸引，从而促进吸附。
(4)温度对吸附效果的影响：称取3份0.01g实施例1制得的改性磁性纳米粒子投入到三个装有10μg/mL的番红花红T溶液的离心管中，调节溶液至pH＝10.0，分别在25℃、35℃和45℃下恒温振荡50min，取样静置、用磁铁分离，取上清液采用紫外-可见分光光度计在波长为514nm处测其吸光度值，并计算吸附百分比，结果如图7所示，由图7可知，随着温度的升高，改性磁性纳米粒子对番红花红T染料的吸附百分比逐渐降低，因此，较低的温度(25℃)有利于改性磁性纳米粒子对番红花红T的吸附，即CMC@Fe3O4@SiO2磁性纳米粒子对番红花红T的吸附反应为放热反应。
综上，在番红花红T溶液中番红花红T的质量浓度小于等于100μg/mL，温度为25℃下，调节番红花红T溶液的pH值为10，然后加入本发明的改性磁性纳米粒子，所述改性磁性纳米粒子与番红花红T溶液的质量体积比为5-20mg:10mL，振荡时间50min，即可对水中的番红花红T进行吸附-去除，去除率为50％左右。
应用例2
番红花红T的检测试验：配置番红花红T的标准溶液，使番红花红T在水中的质量浓度分别为5、10、20、30、40、50μg/mL，
由此，可以建立可供检测的番红花红T质量浓度与吸光度的线性关系，方法如下：
(a)配置一系列质量浓度(5，10，15，20，25，30，35，40，45，50μg/mL)的番红花红T标准溶液，温度为25℃下，取10mL上述一系列质量浓度的番红花红T标准溶液并调节溶液pH值为10，然后加入本发明实施例1～3制备的改性磁性纳米粒子，振荡50min后测试514nm波长下的吸光度值；
(b)以所述番红花红T标准溶液中一系列番红花红T质量浓度(5，10，15，20，25，30，35，40，45，50μg/mL)为横坐标，采用紫外-可见分光光度计在波长为514nm处测定其对应的吸光度，得到对应所测得的吸光度，以吸光度为纵坐标，画图后进行线性拟合，如图3所示，由图3可知，在浓度范围内(0～50μg/mL)观察到比尔定律(A＝Kbc)，得到一条回归系数值较高的直线，同时得到拟合度R2＝0.9956和如下线性关系式
y＝0.0572x+0.0979······················(1)；
(c)将本发明实施例1～3制备的改性磁性纳米粒子加入待检测水样品中，在紫外-可见分光光度计波长为514nm处进行吸光度值测试，对应步骤(b)中建立的线性关系式(1)即可得出待检测水中的番红花红T质量浓度。

Claims (10)

1.一种改性磁性纳米粒子，其特征在于，由以下步骤制得：
(1)Fe3O4的制备：将三氯化铁溶于乙二醇中，搅拌溶解后，依次加入乙酸钠、聚乙二醇，继续搅拌1h以上，加热反应，待反应结束后，以磁性分离产生的黑色产物，反复醇洗和水洗，干燥，制得Fe3O4磁性纳米粒子；
(2)表面改性：将Fe3O4磁性纳米粒子分散于乙醇和水的混合溶液中，加入硅酸四乙酯的乙醇溶液，搅拌反应4-8h后，以磁性分离产物，反复醇洗和水洗，干燥；将干燥后的产物分散于乙醇中，加入硅烷偶联剂于室温下搅拌反应4-8h后，以磁性分离产物，反复醇洗和水洗，干燥，得到表面接枝改性的Fe3O4@SiO2；
(3)将步骤(2)制得的表面接枝改性的Fe3O4@SiO2、羧甲基纤维素、N，N'-二环己基碳二亚胺溶于N，N-二甲基甲酰胺，超声分散后搅拌2-5h，以磁性分离产物，无水乙醇反复清洗3次，干燥，制得羧甲基纤维素包覆的Fe3O4@SiO2即为所述改性磁性纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的一种改性磁性纳米粒子，其特征在于，步骤(1)中所述三氯化铁、乙二醇、乙酸钠、聚乙二醇的质量比为(1-3):(30-40):(6-9):2；所述加热反应的条件为在200℃下反应12h。
3.根据权利要求1所述的一种改性磁性纳米粒子，其特征在于，步骤(2)中所述Fe3O4磁性纳米粒子、乙醇、水的质量比为2:(90-100):(30-50)；所述Fe3O4磁性纳米粒子与硅酸四乙酯的质量比为2:(3-4)；所述硅酸四乙酯的乙醇溶液中硅酸四乙酯与乙醇中的体积比为1:5，所述硅酸四乙酯的乙醇溶液加入速度为(15-20)滴/min。
4.根据权利要求1所述的一种改性磁性纳米粒子，其特征在于，步骤(2)中所述干燥后的产物、乙醇、硅烷偶联剂的质量比为2:(100-120):(1-2)；所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种改性磁性纳米粒子，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550。
6.根据权利要求1所述的一种改性磁性纳米粒子，其特征在于，步骤(3)中表面接枝改性的Fe3O4@SiO2、羧甲基纤维素、N，N'-二环己基碳二亚胺、N，N-二甲基甲酰胺的质量比为1:2:2:(9-10)。
7.根据权利要求1所述的一种改性磁性纳米粒子，其特征在于，步骤(1)～(3)中所述反复醇洗和水洗均是分别以无水乙醇和去离子水反复冲洗3次，所述干燥的温度均为60℃。
8.一种根据权利要求1～7任一项所述的改性磁性纳米粒子在去除水中番红花红T上的应用，所述应用的方法包括如下步骤：温度为25℃下，调节番红花红T溶液的pH值为10，然后加入所述改性磁性纳米粒子，振荡50min，即可对谁中的番红花红T进行吸附-去除，所述改性磁性纳米粒子的用量为0.5-2mg/mL。
9.一种根据权利要求1～7任一项所述的改性磁性纳米粒子在水质检测中的应用，其特征在于，所述应用检测的是水中的番红花红T，所述应用的方法包括如下步骤：
(a)温度为25℃下，调节一系列质量浓度的番红花红T标准溶液的pH值为10，然后加入所述改性磁性纳米粒子，振荡50min后，测试吸光度值；
(b)以一系列番红花红T质量浓度为横坐标，以其对应所测得的吸光度值为纵坐标，画图后进行线性拟合，所得线性拟合的拟合度为0.9956，番红花红T质量浓度与吸光度值的线性关系式为y＝0.0572x+0.0979··················(1) 式[1]中x的范围为0-50μg/mL；
(c)将所述改性磁性纳米粒子加入待检测水样品中，测试吸光度值，对应步骤(2)中的线性关系式即可得出水中番红花红T质量浓度。
10.一种根据权利要求9所述的改性磁性纳米粒子在水质检测中的应用，其特征在于，步骤(a)中所述改性磁性纳米粒子与番红花红T溶液和步骤(c)中所述改性磁性纳米粒子与待检测水样品的质量体积比均为5-20mg:10mL。
CN201910784343.4A 2019-08-23 2019-08-23 一种改性磁性纳米粒子及其应用 Pending CN110548478A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910784343.4A CN110548478A (zh) 2019-08-23 2019-08-23 一种改性磁性纳米粒子及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910784343.4A CN110548478A (zh) 2019-08-23 2019-08-23 一种改性磁性纳米粒子及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110548478A true CN110548478A (zh) 2019-12-10

Family

ID=68738120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910784343.4A Pending CN110548478A (zh) 2019-08-23 2019-08-23 一种改性磁性纳米粒子及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110548478A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111063500A (zh) * 2020-01-10 2020-04-24 中山大学 一种改性磁性纳米颗粒、非极性溶剂基磁性液体及制备方法和用途
CN112121753A (zh) * 2020-08-03 2020-12-25 江苏理工学院 一种磁性吸附材料的制备方法与应用
CN113072922A (zh) * 2021-04-01 2021-07-06 大连理工大学 一种磁性水合物抑制剂、浆料及其制备方法
CN113603983A (zh) * 2021-08-19 2021-11-05 安徽瑞琦塑胶科技有限公司 一种吸波塑料母粒及其制备方法
CN113636563A (zh) * 2021-08-24 2021-11-12 郑州轻工业大学 一种SiO2不完全包覆磁性纳米粒子的制备方法
CN113877549A (zh) * 2021-08-17 2022-01-04 福州大学 一种选择性复合微球吸附材料及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103303997A (zh) * 2013-06-14 2013-09-18 湖北大学 一种磁固相萃取剂在处理染料废水中的用途
CN106215905A (zh) * 2016-09-29 2016-12-14 安徽出入境检验检疫局检验检疫技术中心 一种磁性富勒烯分子印迹纳米复合材料的制备方法
CN106378105A (zh) * 2016-11-21 2017-02-08 武汉理工大学 一种磁性壳聚糖复合吸附剂的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103303997A (zh) * 2013-06-14 2013-09-18 湖北大学 一种磁固相萃取剂在处理染料废水中的用途
CN106215905A (zh) * 2016-09-29 2016-12-14 安徽出入境检验检疫局检验检疫技术中心 一种磁性富勒烯分子印迹纳米复合材料的制备方法
CN106378105A (zh) * 2016-11-21 2017-02-08 武汉理工大学 一种磁性壳聚糖复合吸附剂的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MARYAM ZIRAK ET AL: "Carboxymethyl cellulose coated Fe3O4@SiO2 core–shell magnetic nanoparticles for methylene blue removal: equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies", 《CELLULOSE》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111063500A (zh) * 2020-01-10 2020-04-24 中山大学 一种改性磁性纳米颗粒、非极性溶剂基磁性液体及制备方法和用途
CN112121753A (zh) * 2020-08-03 2020-12-25 江苏理工学院 一种磁性吸附材料的制备方法与应用
CN113072922A (zh) * 2021-04-01 2021-07-06 大连理工大学 一种磁性水合物抑制剂、浆料及其制备方法
CN113072922B (zh) * 2021-04-01 2022-02-22 大连理工大学 一种磁性水合物抑制剂、浆料及其制备方法
CN113877549A (zh) * 2021-08-17 2022-01-04 福州大学 一种选择性复合微球吸附材料及其制备方法和应用
CN113603983A (zh) * 2021-08-19 2021-11-05 安徽瑞琦塑胶科技有限公司 一种吸波塑料母粒及其制备方法
CN113636563A (zh) * 2021-08-24 2021-11-12 郑州轻工业大学 一种SiO2不完全包覆磁性纳米粒子的制备方法
CN113636563B (zh) * 2021-08-24 2023-12-22 郑州轻工业大学 一种SiO2不完全包覆磁性纳米粒子的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110548478A (zh) 一种改性磁性纳米粒子及其应用
Luo et al. Non-toxic chitosan-based hydrogel with strong adsorption and sensitive detection abilities for tetracycline
Gao et al. Preparation and characterization of uniformly sized molecularly imprinted polymers functionalized with core–shell magnetic nanoparticles for the recognition and enrichment of protein
CN109174023B (zh) 一种纳米纤维素交联石墨烯/壳聚糖气凝胶及其制备方法、应用
Wu et al. Electrospun blend nanofiber membrane consisting of polyurethane, amidoxime polyarcylonitrile, and β-cyclodextrin as high-performance carrier/support for efficient and reusable immobilization of laccase
CN108496231B (zh) 制备超顺磁性纳米复合材料的方法及使用该方法制备的超顺磁性纳米复合材料
CN106832159B (zh) 具有pH和磁响应性杂化纳米粒子及其制备方法和在分离纳米油水乳液中的应用
Yuan et al. A 3D net-like structured fluorescent aerogel based on carboxy-methylated cellulose nanofibrils and carbon dots as a highly effective adsorbent and sensitive optical sensor of Cr (VI)
Qian et al. Zwitterionic polymer chain-assisted lysozyme imprinted core-shell carbon microspheres with enhanced recognition and selectivity
CN112169773B (zh) 一种增强型磁性吸附剂
CN108355625B (zh) 一种基于团队硼亲和的糖蛋白表面印迹聚合物及其制备方法和应用
Chen et al. Synthesis of a novel nanosilica-supported poly β-cyclodextrin sorbent and its properties for the removal of dyes from aqueous solution
Wang et al. Superhydrophobic magnetic core–shell mesoporous organosilica nanoparticles with dendritic architecture for oil–water separation
Eldin et al. Removal of methylene blue dye from aqueous medium by nano poly acrylonitrile particles
Jia et al. Water-Insoluble Cyclodextrin-based nanocubes for highly efficient adsorption toward diverse organic and inorganic pollutants
CN109821511A (zh) 一种聚乙烯胺功能化磁性碳基纳米吸附剂的制备及应用
Chen et al. Preparation and adsorbability of magnetic composites based on cellulose nanofiber/graphene oxide
Zhang et al. A graphene oxide modified cellulose nanocrystal/PNIPAAm IPN hydrogel for the adsorption of Congo red and methylene blue
CN107913668B (zh) 一种具有吸附和催化降解功能的纳米复合材料及其制备方法和应用
Zhang et al. Preparation and application of magnetic microsphere carriers
CN115304882B (zh) 表面可控拓扑结构聚合物包覆多孔磁性聚合物微球的制备方法
Xiao et al. Preparation of mesoporous silica nanoparticles modified by urushiol and their adsorption on malachite green
CN113332964B (zh) 磁性接枝微粒Fe3O4@SiO2-PAM的制备方法及其在氨氯地平吸附分离中的应用
CN110201653B (zh) 一种碗状多孔空心纳米颗粒及其制备、使用和再生方法
CN114904400B (zh) 一种tcpp@hpamam@pa/pvdf双功能复合膜的制备方法与应用

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: 20191210

RJ01 Rejection of invention patent application after publication