CN113600145A - 一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法 - Google Patents

一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113600145A
CN113600145A CN202110816594.3A CN202110816594A CN113600145A CN 113600145 A CN113600145 A CN 113600145A CN 202110816594 A CN202110816594 A CN 202110816594A CN 113600145 A CN113600145 A CN 113600145A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shell structure
core
tio
titanium dioxide
preparation
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
CN202110816594.3A
Other languages
English (en)
Inventor
王志宁
李楠
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.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
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 Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN202110816594.3A priority Critical patent/CN113600145A/zh
Publication of CN113600145A publication Critical patent/CN113600145A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/08—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests containing solids as carriers or diluents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N37/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom having three bonds to hetero atoms with at the most two bonds to halogen, e.g. carboxylic acids
    • A01N37/52—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom having three bonds to hetero atoms with at the most two bonds to halogen, e.g. carboxylic acids containing groups, e.g. carboxylic acid amidines
    • 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
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/262—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon to carbon unsaturated bonds, e.g. obtained by polycondensation
    • 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
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • 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
    • 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
    • B01J20/28014—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 form
    • B01J20/28016—Particle form
    • B01J20/28021—Hollow particles, e.g. hollow spheres, microspheres or cenospheres
    • 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
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • 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
    • C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
    • G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
    • 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
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/46—Materials comprising a mixture of inorganic and organic materials
    • 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
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4806—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of inorganic character
    • 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
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
    • 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
    • C02F2101/006—Radioactive compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，该方法首先以Fe3O4、钛酸四丁酯和乙酰丙酮为原料，通过钛酸四丁酯水解反应在Fe3O4表面形成TiO2层，得到核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子，然后在TiO2表面接枝偕胺肟，得到抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料，制备工艺简单，不需要复杂的硬件设备，对环境无污染，原料易得，原料为环境友好型材料，无毒无害，制作成本低，在温和条件下即可制备高性能的吸附材料，核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子制备过程中，条件温和，避免了钛酸四丁酯水解剧烈而无法在Fe3O4表面形成TiO2层，得到核壳结构稳定，方法简单。

Description

一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的 制备方法
技术领域
本发明涉及一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，属于化学及环境技术领域。
背景技术
核能作为一种清洁高效的能源，在世界供能的能源中所占的比例逐年增长。随着核工业的蓬勃发展，对铀的需求也保持稳定增长。可使用的陆地铀矿有限，急需寻求可持续发展的替代性铀。海水中的铀储量丰富，大约为45亿吨，相当于陆地铀矿储量的一千倍，倘若能经济有效地提取，将是核电事业与核力量稳定发展的重要补充和保障。此外在铀矿开采、核燃料使用以及核电站泄漏中，都排放了大量高浓度的含铀废水。从能源提取和环境治理两方面综合考虑，急切需要从水体中富集回收铀。目前处理水体中六价铀的方法主要有还原沉淀，膜分离，萃取，电解回收，离子交换，吸附等。其中，吸附法被认为是最有效的处理方法之一。
吸附剂的生物污染严重限制了吸附剂的吸附性能并增加应用成本。发展抑菌型吸附剂可以提高吸附剂的性能以及寿命，二氧化钛具有较好的抑菌性，但二氧化钛通常呈粉末状，在吸附六价铀后与水体的分离操作复杂且耗时，需要固载在其他材料上。四氧化三铁(Fe3O4)常用作催化剂、记录材料、磁流体材料和电子材料等，是一种应用最为广泛的软磁性材料。Fe3O4的磁响应性良好，在外磁场存在时能实现快速分离。将Fe3O4与二氧化钛结合可以有效解决其难以分离回收的难题。此外，通过构筑核壳结构粒子，可以提高其对六价铀的吸附能力。目前将Fe3O4与二氧化钛构筑核壳结构通常按如下方法制得，Fe3O4依次被SiO2和TiO2包裹，形成核壳Fe3O4@SiO2@TiO2，然后用Fe3O4@SiO2@TiO2处理浓缩碱法去除夹心二氧化硅，得到核壳Fe3O4@TiO2，该制备方法复杂，并且得到的核壳结构不稳定。
偕胺肟基团被认为对铀酰具有很强的配位和选择吸附能力。可以在磁性纳米粒子表面引入偕胺肟等功能基团，进一步提高磁性核壳结构纳米粒子的吸附容量和选择性。目前，国内外关于抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的研究还鲜有报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将Fe3O4颗粒分散至乙醇溶液中，分散均匀，得溶液a；向无水乙醇中加入钛酸四丁酯和乙酰丙酮，混合均匀，得溶液b，在超声条件下将溶液b逐滴加入溶液a中，滴加结束后继续超声30-120分钟，然后在80-100℃回流反应80-120分钟，反应结束后，冷却至室温，乙醇清洗，真空干燥，得核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子；
(2)将核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子与聚偕胺肟加入去离子水中超声30-120min，得到的样品进行清洗、真空干燥，得到抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料。
根据本发明优选的，溶液a是按如下方法制备得到：
先将Fe3O4颗粒加入水中，超声8-15min，然后向其中加入乙醇，继续超声15-25min，得到溶液a，Fe3O4颗粒与水的质量体积比为：(0.1-0.5)：(10-30)，单位g/mL，Fe3O4颗粒与水的质量体积比为：(0.1-0.5)：(200-300)，单位g/mL。
根据本发明优选的，步骤(1)中，无水乙醇与钛酸四丁酯的体积比为(5-30)：1，无水乙醇与乙酰丙酮的体积比为(3-8):1。
根据本发明优选的，步骤(1)中，真空干燥温度为50-70℃。
详细的，核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子具体是按如下方法制备得到：
取0.15g Fe3O4溶解在15mL的去离子水中，超声10分钟，然后向其中加入270mL乙醇，继续超声20分钟，向30mL的无水乙醇中加入1-6mL的钛酸四丁酯和5-10mL的乙酰丙酮，混合均匀后，在超声条件下将其逐滴加入Fe3O4的水醇溶液中，滴加结束后继续超声30分钟，然后90℃回流反应90分钟，反应结束后待冷却至室温，用乙醇反复清洗，于60℃对其进行真空干燥。
根据本发明优选的，步骤(1)中，Fe3O4颗粒是按如下方法制备得到：
取2.6g FeCl3·6H2O、4.8g醋酸钠和1.0g柠檬酸钠，依次加入80mL的乙二醇中并在室温下搅拌0.5-2小时，然后将混合液转移到聚四氟乙烯内胆中，于200℃下反应10小时，反应结束后待冷却至室温后，用去离子水反复清洗Fe3O4颗粒，并在50℃真空干燥条件下干燥，得到Fe3O4颗粒。
根据本发明优选的，步骤(2)中，核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子与去离子水的质量体积比为：(0.01-0.1)：10，单位g/mL，核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子与聚偕胺肟的质量比为(0.01-0.1)：(0.001-0.1)。
根据本发明优选的，步骤(2)中，所述的清洗为用去离子水清洗，真空干燥温度为50-70℃。
根据本发明优选的，步骤(2)中，聚偕胺肟是按如下方法制备得到：
向水醇混合液中加入盐酸羟胺、无水碳酸钾和聚丙烯腈，混合均匀，得混合液，将混合液在氮气保护下，于70-90℃下反应5-8小时，反应结束后，冷却至室温，用水醇混合液离心清洗，冷冻干燥，得到聚偕胺肟。
进一步优选的，盐酸羟胺与无水碳酸钾的质量比为：1:1。
进一步优选的，盐酸羟胺与聚丙烯腈的质量比为：(1-3)：1。
进一步优选的，盐酸羟胺与水醇混合液的质量体积比为：(0.4-1)：(80-100)，单位g/mL。
进一步优选的，水醇混合液中水与醇的体积比为：1:9。所述的醇为乙醇。
一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料，采用上述制备方法制备得到。
上述制备的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的应用，用于废水中的六价铀的去除或富集，在紫外照射下进行抑菌。
根据本发明优选的，抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的投加量为20-120mg/25mL。
进一步优选的，废水中的六价铀的浓度为3.5μg/L-200mg/L，吸附时间为5min-35day；吸附反应温度为25-45℃。
进一步优选的，紫外照射时间为30min-2h，紫外灯功率为20W-500W。
本发明首先以Fe3O4、钛酸四丁酯和乙酰丙酮为原料，通过钛酸四丁酯水解反应在Fe3O4表面形成TiO2层，得到核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子，核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子与聚偕胺肟加入去离子水中超声，在TiO2表面接枝偕胺肟，得到抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料。
本发明的制备工艺简单，不需要复杂的硬件设备，对环境无污染，原料易得，制作成本低，另外可通过控制反应时间，控制核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子粒径大小。
本发明的有益效果为：
1、本发明首先以Fe3O4、钛酸四丁酯和乙酰丙酮为原料，通过钛酸四丁酯水解反应在Fe3O4表面形成TiO2层，得到核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子，核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子与聚偕胺肟加入去离子水中超声，在TiO2表面接枝聚偕胺肟，得到抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料，制备工艺简单，不需要复杂的硬件设备，对环境无污染，原料易得，原料为环境友好型材料，无毒无害，制作成本低，在温和条件下即可制备高性能的吸附材料。
2、本发明的核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子制备过程中，条件温和，避免了钛酸四丁酯水解剧烈而无法在Fe3O4表面形成TiO2层，得到核壳结构Fe3O4@TiO2结构稳定，方法简单。
3、本发明制得的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料既能对废水中的六价铀进行去除或富集，又具有抑菌效果，易于回收和循环使用，产品环境友好，吸附效果好，具有抑菌性能。
附图说明
图1本发明实施例1、对比例1、对比例2制备得到的吸附材料的扫描电镜和透射电镜图，a为对比例2的扫描电镜图，b为对比例1的扫描电镜图，c为实施例1的扫描电镜图，c为对比例2的透射电镜图，d为对比例1的透射电镜图，e为实施例1的透射电镜图。
图2本发明实施例1、对比例1、对比例2制备得到的吸附材料的FTIR红外图谱。
图3本发明实施例1、制备得到的吸附材料XPS分峰图谱：a为Fe 2p，b为Ti 2p，c为C1s。
图4本发明实施例1、对比例1、对比例2制备得到的吸附材料的氮气吸附脱附曲线。
图5本发明实施例1、对比例2制备得到的吸附材料的磁滞回线。
图6本发明实施例1、对比例1、对比例2制备得到的吸附材料在不同pH值下的吸附量和zeta电位，a为吸附量，b为zeta电位；
图7本发明实施例1制备得到的吸附材料的吸附量随时间的变化。
图8本发明实施例1制备得到的吸附材料的动力学拟合曲线，a为伪一级动力学，b为伪二级动力学。
图9本发明实施例1制备得到的吸附材料的吸附等温线。
图10本发明实施例1制备得到的吸附材料的循环再生性能。
图11本发明实施例1制备得到的吸附材料在等浓度金属离子及阴离子干扰时的吸附性能，a为阳离子干扰，b为阴离子干扰。
图12本发明实施例1制备得到的吸附材料在真实海水中吸附33天对不同金属离子的吸附性能。
图13本发明实施例1、对比例1、对比例2制备得到的吸附材料的抑菌性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步说明，
实施例中使用的原料均为常规市购产品。
实施例1、
一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)称取2.6g FeCl3·6H2O、4.8g醋酸钠和1.0g柠檬酸钠，依次溶解于80mL的乙二醇中并在室温下搅拌一小时。然后将混合液转移到聚四氟乙烯内胆中，拧紧水热釜，将其置于200℃下反应10小时。反应结束后待冷却至室温后，用去离子水反复清洗Fe3O4颗粒并在50℃的真空干燥条件下对其进行干燥得到Fe3O4。
(2)称取0.15g Fe3O4溶解在15mL的去离子水中，超声10分钟。然后向其中加入270mL乙醇，继续超声20分钟。向30mL的无水乙醇中加入5mL的钛酸四丁酯和6.67mL的乙酰丙酮，混合均匀后，在超声条件下将其逐滴加入Fe3O4的水醇溶液中，滴加结束后继续超声30分钟，然后90℃回流反应90分钟。反应结束后待冷却至室温，用乙醇反复清洗，于60℃对其进行真空干燥得到Fe3O4@TiO2。
(3)称取0.6g盐酸羟胺、0.6g无水碳酸钾和0.3g聚丙烯腈，溶解在90mL的水/醇(体积比为1：9)的混合液中。然后将混合液在氮气保护下80℃反应6小时。反应结束后待冷却至室温，用水/醇(体积比为1：9)的混合液对其进行离心清洗，然后冷冻干燥得到聚偕胺肟PAO。
(4)将0.05g的Fe3O4@TiO2和0.025g的聚偕胺肟PAO加入10mL的去离子水中，超声30分钟，然后用去离子清洗样品并在60℃对样品进行真空干燥，即得产品。
实施例2、
同实施例1所述的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，不同之处在于：
步骤(2)中，钛酸四丁酯的用量为1mL，其余操作、用量与实施例1完全相同。
实施例3、
同实施例1所述的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，不同之处在于：
步骤(2)中，钛酸四丁酯的用量为2mL，其余操作、用量与实施例1完全相同。
实施例4、
同实施例1所述的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，不同之处在于：
步骤(2)中，钛酸四丁酯的用量为3mL，其余操作、用量与实施例1完全相同。
实施例5、
同实施例1所述的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，不同之处在于：
步骤(2)中，钛酸四丁酯的用量为4mL，其余操作、用量与实施例1完全相同。
实施例6、
同实施例1所述的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，不同之处在于：
步骤(2)中，钛酸四丁酯的用量为6mL，其余操作、用量与实施例1完全相同。
实施例7、
同实施例1所述的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，不同之处在于：
步骤(4)中，聚偕胺肟PAO的加入量为0.005g，其余操作、用量与实施例1完全相同。
实施例8、
同实施例1所述的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，不同之处在于：
步骤(4)中，聚偕胺肟PAO的加入量为0.01g，其余操作、用量与实施例1完全相同。
实施例9、
同实施例1所述的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，不同之处在于：
步骤(4)中，聚偕胺肟PAO的加入量为0.025g，其余操作、用量与实施例1完全相同。
实施例10、
同实施例1所述的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，不同之处在于：
步骤(4)中，聚偕胺肟PAO的加入量为0.05g，其余操作、用量与实施例1完全相同。
实施例11、
同实施例1所述的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，不同之处在于：
步骤(4)中，聚偕胺肟PAO的加入量为0.1g，其余操作、用量与实施例1完全相同。
对比例1、
一种磁性二氧化钛核壳结构纳米材料的制备方法，所述的制备方法包括实施例1的步骤(1)和步骤(2)，不包括步骤(3)、步骤(4)，制得的材料为实施例1步骤(2)得到的Fe3O4@TiO2。
对比例2、
一种四氧化三铁的制备方法，所述的制备方法包括实施例1的步骤(1)，不包括步骤步骤(2)、(3)、步骤(4)，制得的材料为实施例1步骤(1)得到的Fe3O4。
以下为不同条件下合成的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的表征和对六价铀的吸附实验。
实验例1、
对实施例1、对比例1、对比例2制得的材料拍摄了扫描电镜和透射电镜图，实验结果如图1所示。通过图1的扫描电镜可以看出，Fe3O4包裹TiO2之后，其表面变得粗糙。从二者的透射电镜可以看出，在Fe3O4外边包裹着一层TiO2，形成了核壳结构。扫描电镜图和透射电镜图均可看出修饰PAO之后，磁性纳米粒子的直径明显变大，证明了成功合成。
实验例2、
对实施例1、对比例1、对比例2制得的材料进行FTIR红外光谱测试，实验结果如图2所示。
实验例3、
对实施例1、对比例1、对比例2制得的材料进行XPS测试并进行分峰处理，实验结果如图3所示。
实验例4、
对实施例1、对比例1、对比例2制得的材料进行了BET测试，实验结果如图4所示。
实验例5、
对实施例1、对比例2制得的材料进行磁性测试，实验结果如图5所示。
实验例6、
对实施例1、对比例1、对比例2制得的材料在不同pH值下的吸附量和zeta电位进行测试，实验结果如图6所示。
实验例7、
对实施例1制得的材料在不同接触时间时的吸附量进行测试，实验结果如图7所示。
实验例8、
对实施例1制得的材料进行了吸附动力学拟合，实验结果如图8所示。
实验例9、
对实施例1制得的材料进行了吸附等温线拟合，实验结果如图9所示。
实验例10、
对实施例1制得的材料进行了10次吸附-解吸循环测试，实验结果如图10所示。
实验例11、
对实施例1制得的材料进行了金属离子及阴离子干扰测试，实验结果如图11所示。
实验例12、
对实施例1制得的材料在真实海水中进行了33天的吸附实验，实验结果如图12所示。
实验例13、
对实施例1、对比例2制得的材料进行抑菌实验，
将吸附材料加入大肠杆菌和金黄葡萄球菌溶液中，紫外光照处理，光照时间为30min，紫外灯功率为250W，
实验结果如图13所示。

Claims (10)

1.一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法，包括步骤如下：
(1)将Fe3O4颗粒分散至乙醇溶液中，分散均匀，得溶液a；向无水乙醇中加入钛酸四丁酯和乙酰丙酮，混合均匀，得溶液b，在超声条件下将溶液b逐滴加入溶液a中，滴加结束后继续超声30-120分钟，然后在80-100℃回流反应80-120分钟，反应结束后，冷却至室温，乙醇清洗，真空干燥，得核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子；
(2)将核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子与聚偕胺肟加入去离子水中超声30-120min，得到的样品进行清洗、真空干燥，得到抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，溶液a是按如下方法制备得到：
先将Fe3O4颗粒加入水中，超声8-15min，然后向其中加入乙醇，继续超声15-25min，得到溶液a，Fe3O4颗粒与水的质量体积比为：(0.1-0.5)：(10-30)，单位g/mL，Fe3O4颗粒与水的质量体积比为：(0.1-0.5)：(200-300)，单位g/mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，无水乙醇与钛酸四丁酯的体积比为(5-30)：1，无水乙醇与乙酰丙酮的体积比为(3-8):1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，Fe3O4颗粒是按如下方法制备得到：
取2.6g FeCl3·6H2O、4.8g醋酸钠和1.0g柠檬酸钠，依次加入80mL的乙二醇中并在室温下搅拌0.5-2小时，然后将混合液转移到聚四氟乙烯内胆中，于200℃下反应10小时，反应结束后待冷却至室温后，用去离子水反复清洗Fe3O4颗粒，并在50℃真空干燥条件下干燥，得到Fe3O4颗粒。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子与去离子水的质量体积比为：(0.01-0.1)：10，单位g/mL，核壳结构Fe3O4@TiO2纳米粒子与聚偕胺肟的质量比为(0.01-0.1)：(0.001-0.1)。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，聚偕胺肟是按如下方法制备得到：
向水醇混合液中加入盐酸羟胺、无水碳酸钾和聚丙烯腈，混合均匀，得混合液，将混合液在氮气保护下，于70-90℃下反应5-8小时，反应结束后，冷却至室温，用水醇混合液离心清洗，冷冻干燥，得到聚偕胺肟。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，盐酸羟胺与无水碳酸钾的质量比为：1:1，盐酸羟胺与聚丙烯腈的质量比为：(1-3)：1。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，盐酸羟胺与水醇混合液的质量体积比为：(0.4-1)：(80-100)，单位g/mL，水醇混合液中水与醇的体积比为：1:9。
9.权利要求1所述制备方法制备的抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的应用，用于废水中的六价铀的去除或富集，在紫外照射下进行抑菌。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的投加量为20-120mg/25mL，废水中的六价铀的浓度为3.5μg/L-200mg/L，吸附时间为5min-33day；吸附反应温度为25-45℃，紫外照射时间为30min-2h，紫外灯功率为20W-500W。
CN202110816594.3A 2021-07-20 2021-07-20 一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法 Pending CN113600145A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110816594.3A CN113600145A (zh) 2021-07-20 2021-07-20 一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110816594.3A CN113600145A (zh) 2021-07-20 2021-07-20 一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113600145A true CN113600145A (zh) 2021-11-05

Family

ID=78337945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110816594.3A Pending CN113600145A (zh) 2021-07-20 2021-07-20 一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113600145A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101596449A (zh) * 2009-06-17 2009-12-09 中国海洋大学 一种偕胺肟基提铀吸附剂的制备方法
CN102614818A (zh) * 2012-03-27 2012-08-01 复旦大学 一种磁性介孔二氧化钛核壳式复合微球及其制备方法和应用
CN107537455A (zh) * 2017-10-17 2018-01-05 南华大学 一种偕胺肟修饰的磁性纳米生物吸附剂制备及其吸附低浓度铀的方法
CN109569548A (zh) * 2018-12-07 2019-04-05 兰州大学 一种用于海水提铀的磁性纳米功能材料及其制备方法
CN110818830A (zh) * 2019-11-29 2020-02-21 广东先导稀材股份有限公司 一种含偕胺肟基的聚合物及其制备方法和应用
CN112191275A (zh) * 2019-07-08 2021-01-08 天津工业大学 一种基于LMCT效应和N掺杂的纤维螯合TiO2可见光催化剂及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101596449A (zh) * 2009-06-17 2009-12-09 中国海洋大学 一种偕胺肟基提铀吸附剂的制备方法
CN102614818A (zh) * 2012-03-27 2012-08-01 复旦大学 一种磁性介孔二氧化钛核壳式复合微球及其制备方法和应用
CN107537455A (zh) * 2017-10-17 2018-01-05 南华大学 一种偕胺肟修饰的磁性纳米生物吸附剂制备及其吸附低浓度铀的方法
CN109569548A (zh) * 2018-12-07 2019-04-05 兰州大学 一种用于海水提铀的磁性纳米功能材料及其制备方法
CN112191275A (zh) * 2019-07-08 2021-01-08 天津工业大学 一种基于LMCT效应和N掺杂的纤维螯合TiO2可见光催化剂及其制备方法
CN110818830A (zh) * 2019-11-29 2020-02-21 广东先导稀材股份有限公司 一种含偕胺肟基的聚合物及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MIN ZHAO等: "An Efficient Uranium Adsorption Magnetic Platform Based on Amidoxime-Functionalized Flower-like Fe3O4@TiO2 Core−Shell Microspheres", 《ACS APPL. MATER. INTERFACES》 *
YACHAO XU等: "Surface hybridization of π-conjugate structure cyclized polyacrylonitrile and radial microsphere shaped TiO2 for reducing U(VI) to U(IV)", 《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2892853B1 (en) Particle for recovering an anion from an aqueous solution
CN112007618B (zh) 一种含偕胺肟基的三维环糊精/石墨烯气凝胶复合吸附材料及其制备方法与应用
CN110975795A (zh) 一种提锂吸附剂的合成方法
CN108704610B (zh) 磁性碳修饰的镁铁水滑石复合材料及其制备方法和应用
CN114425340B (zh) 一种生物炭修饰钴铁双金属复合催化剂的制备及在催化降解四环素中应用
CN110841654B (zh) 负载零价铁的铁锰氧化物复合材料、其制备方法及应用
CN112063386A (zh) 一种层状双金属氢氧化物复合材料及其制备方法与应用
CN103920473A (zh) 碳改性二氧化钛复合磁性纳米吸附剂的制备方法
CN113145062B (zh) 一种基于普鲁士蓝和水滑石的磁性吸附材料的制备方法
JP5352853B1 (ja) 放射性Ｃｓ汚染水の処理方法
Gao et al. Persimmon peel-based ion-imprinted adsorbent with enhanced adsorption performance of gallium ions
Luo et al. Heterogeneous catalytic ozonation of ciprofloxacin in aqueous solution using a manganese-modified silicate ore
WO2023216729A1 (zh) 一种回收废水中亚磷酸根离子的方法
CN112452292A (zh) 复合锰氧化物吸附材料及其制备方法和应用
CN112619591B (zh) 一种磁性复合吸附材料的制备方法及其应用
CN113600133A (zh) 一种除磷吸附剂及其制备方法和应用
CN112604647A (zh) 一种赤泥基锶磁性NaP沸石吸附材料的制备方法
Samoilova et al. Chitin-based magnetic composite for the removal of contaminating substances from aqueous media
CN110898809B (zh) 一种炔碳-过渡金属氧化物复合材料的机械化学制备方法及其在重金属离子吸附中的应用
Liang et al. Influence of precursor pH on the structure and photo-Fenton performance of Fe/hydrochar
CN110668546B (zh) 一种催化还原含铀废水中铀酰离子的方法
CN113600145A (zh) 一种抑菌型偕胺肟基修饰磁性二氧化钛核壳结构吸附材料的制备方法
CN108585052B (zh) 一种非均相还原二氧化锰合成锰氧体锂离子筛前驱体Li1.6Mn1.6O4的方法
Tang et al. CoAl-LDH decorated with cerium oxide as an efficient adsorbent for restoring low-concentration phosphate in wastewater
CN107442107B (zh) 一种二氧化锰-阴离子粘土复合材料及其制备方法与应用

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211105