一种可回收磁性粒子/螯合剂复合体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可回收磁性粒子/螯合剂复合体及其制备方法，本发明专利技术基于磁性纳米粒子的特殊性能，在磁性纳米粒子表面修饰螯合剂，制备磁性粒子/螯合剂复合体，既具有螯合基团，可以在水溶液中螯合金属离子，还拥有特殊的磁性，在外加磁场的作用下可以回收，不会造成二次污染，且可以循环再利用。

Recoverable magnetic particle / chelating agent complex and preparation method thereof

The invention discloses a Recyclable magnetic particle / complex chelating agent and a preparation method thereof, the invention of special properties of magnetic nanoparticles based on magnetic nanoparticle surface modified chelating agent, preparation of magnetic particle / chelate complex, both chelating groups can chelate metal ions in aqueous solution, also has a special magnetic properties and in the presence of an external magnetic field can be recovered, will cause two pollution, and can be recycled.

【技术实现步骤摘要】
一种可回收磁性粒子/螯合剂复合体及其制备方法
本专利技术涉及污水处理领域，尤其涉及一种可回收磁性粒子/螯合剂复合体及其制备方法。
技术介绍
目前重金属污水处理的方法都存在一定的缺点，或成本价格过高，或分离较难而形成二次污染等。近年来，人们也研究了利用磁性纳米粒子易吸附分离的特点来解决水体污染的问题，由于磁性纳米粒子活跃的化学特性，在其表面可以修饰不同功能的化学基团，由化学基团的吸附选择性可以处理不同的水体污染，在处理完成后，利用外加强磁场来回收磁性颗粒，也完全做到了与水体充分分离，没有二次污染，成本低廉，操作方法简便。但现有的技术中并没有既能够螯合金属离子又同时兼顾磁性回收的污水处理材料。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中的上述问题提出的一种磁性粒子/螯合剂复合体，既具有螯合基团，可以在水溶液中螯合金属离子；还拥有特殊的磁性，能够在外加磁场的作用下回收，循环再利用的同时不会造成二次污染。为了解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为：一种可回收磁性粒子/螯合剂复合体的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将磁性粒子混合到无水乙醇与水的混合溶液中，超声分散，转入三口烧瓶，充入氮气保护；步骤二，将三口烧瓶进行温度为60℃的水浴，同时机械搅拌，加入催化剂，然后滴加四乙基原硅酸盐与磁性粒子充分反应，然后用去离子水和无水乙醇分别清洗，真空干燥得到MPs-SiO2复合粒子；步骤三，将所述步骤二中的MPs-SiO2符合粒子与无水乙醇混合，超声分散5～10min，加入偶联剂并混合均匀，于80℃下回流1～3h；步骤四，将步骤三中所得混合溶液加入浓度为1～10％的EDTA2Na溶液，反应20分钟，离心分离，80℃真空烘箱中烘干，得到可回收磁性粒子/螯合剂复合体。为了优化上述技术方案，本专利技术所采取的技术措施还包括：优选地，上述步骤一中的磁性粒子选自CoFe2O4、羰基铁、α-Fe或γ-Fe2O3中的一种。优选地，上述步骤一中乙醇与水的混合溶液中，乙醇与水的体积比为4:1。优选地，上述步骤二中磁性粒子与滴加的四乙基原硅酸盐的摩尔比例为1:2。优选地，上述四乙基原硅酸盐与磁性粒子反应时间为12小时。上述步骤二中所述催化剂优选为为氨水。优选地，上述步骤三中所述偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和钛酸酯偶联剂中的一种。优选地，上述步骤三中偶联剂的加入量按重量份数计为MPs-SiO2复合粒子的1.5～5.0％。另一方面，本专利技术还提供一种如上述制备方法所制备的可回收磁性粒子/螯合剂复合体。同时，本专利技术还提供上述的可回收磁性粒子/螯合剂复合体在污水处理中的应用。本专利技术采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：本专利技术基于磁性纳米粒子的特殊性能，在磁性纳米粒子表面修饰螯合剂，制备磁性粒子/螯合剂复合体，既具有螯合基团，可以在水溶液中螯合金属离子，还拥有特殊的磁性，在外加磁场的作用下可以回收，不会造成二次污染，且可以循环再利用。附图说明图1为实施例一中的制备的复合体对不同金属离子的螯合能力测试结果。具体实施方式本专利技术提供了一种可回收磁性粒子/螯合剂复合体的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将磁性粒子混合到无水乙醇与水的混合溶液中，超声分散，转入三口烧瓶，充入氮气保护；步骤二，将三口烧瓶进行温度为60℃的水浴，同时机械搅拌，加入催化剂，然后滴加四乙基原硅酸盐与磁性粒子充分反应，然后用去离子水和无水乙醇分别清洗，真空干燥得到MPs-SiO2复合粒子；步骤三，将所述步骤二中的MPs-SiO2符合粒子与无水乙醇混合，超声分散5～10min，加入偶联剂并混合均匀，于80℃下回流1～3h；步骤四，将步骤三中所得混合溶液加入浓度为1～10％的EDTA2Na溶液，反应20分钟，离心分离，80℃真空烘箱中烘干，得到可回收磁性粒子/螯合剂复合体。下面通过具体实施例对本专利技术进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本专利技术，但是下述实施例并不限制本专利技术范围。实施例一通过以下步骤制备可回收磁性粒子/螯合剂复合体：1.将磁性粒子羰基铁混合到无水乙醇与水的混合溶液中，超声分散，转入三口烧瓶，充入氮气保护。2.水浴温度设为60℃，机械搅拌，取5ml催化剂氨水加入一段时间后，滴加TEOS(四乙基原硅酸盐)，其羰基铁与TEOS的摩尔比例为1:2，乙醇与水的体积比为4:1，充分反应12小时后取出，离心分离，并用去离子水和无水乙醇分别清洗三遍，真空干燥既得到MPs-SiO2复合粒子。3.将MPs-SiO2与无水乙醇混合，超声分散8min，加入偶联剂KH560(按MPs-SiO2质量分数的3％)，混合均匀于80℃下回流2h；4.加入浓度为5％的EDTA-2Na溶液，反应20分钟，离心分离，80℃真空烘箱中烘干，得到复合体。配置不同初始浓度的Cr2+、Cu2+、Ni2+离子溶液，分别量取50ml放置各个锥形瓶中，称取所制备的磁性螯合剂复合纳米粒子每份0.5g，加入锥形瓶，放置摇床恒温振荡，一段时间后将其取出，磁铁分离磁性颗粒，得到上层清液，进行螯合能力测试。螯合能力其中C0为溶液初始浓度，Ci为经过粒子螯合后溶液的浓度，V是溶液体积，m为所添加的螯合剂复合纳米粒子质量，Q为每克纳米粒子螯合的金属离子质量，单位为mg/g，结果见附图1。通过测试结果可以知道，复合体对于各个金属离子均具有很好的螯合能力。而传统的螯合剂，由于没有磁性，不能回收，具有很大的局限性，无法进行上述回收实验。实施例二通过以下步骤制备可回收磁性粒子/螯合剂复合体：1.将磁性粒子CoFe2O4混合到无水乙醇与水的混合溶液中，超声分散，转入三口烧瓶，充入氮气保护。2.水浴温度设为60℃，机械搅拌，取5ml催化剂氨水加入一段时间后，滴加TEOS，其CoFe2O4与TEOS的摩尔比例为1:2，乙醇与水的体积比为4:1，充分反应12小时后取出，离心分离，并用去离子水和无水乙醇分别清洗三遍，真空干燥既得到CoFe2O4-SiO2复合粒子。3.将CoFe2O4-SiO2与无水乙醇混合，超声分散8min，加入偶联剂KH550(按CoFe2O4-SiO2质量分数的3％)，混合均匀于80℃下回流2h；4.加入浓度为5％的EDTA-2Na溶液，反应20分钟，离心分离，80℃真空烘箱中烘干，得到复合体。将得到的复合体利用如实施例一的方法进行螯合能力测试，结果显示，本实施例所制备的复合体同样具备对于多种金属离子良好的吸附能力。实施例三通过以下步骤制备可回收磁性粒子/螯合剂复合体：1.将磁性粒子α-Fe混合到无水乙醇与水的混合溶液中，超声分散，转入三口烧瓶，充入氮气保护。2.水浴温度设为60℃，机械搅拌，取5ml催化剂氨水加入一段时间后，滴加TEOS，其α-Fe与TEOS的摩尔比例为1:2，乙醇与水的体积比为4:1，充分反应12小时后取出，离心分离，并用去离子水和无水乙醇分别清洗三遍，真空干燥既得到α-Fe-SiO2复合粒子。3.将α-Fe-SiO2与无水乙醇混合，超声分散8min，加入偶联剂KH570(按α-Fe-SiO2质量分数的3％)，混合均匀于80℃下回流2h；4.加入浓度为5％的EDTA-2Na溶液，反应20分钟，离心分离，80℃真空烘箱中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可回收磁性粒子/螯合剂复合体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将磁性粒子混合到无水乙醇与水的混合溶液中，超声分散，转入三口烧瓶，充入氮气保护；步骤二，将三口烧瓶进行温度为60℃的水浴，同时机械搅拌，加入催化剂，然后滴加四乙基原硅酸盐与磁性粒子充分反应，然后用去离子水和无水乙醇分别清洗，真空干燥得到MPs‑SiO

【技术特征摘要】
1.一种可回收磁性粒子/螯合剂复合体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将磁性粒子混合到无水乙醇与水的混合溶液中，超声分散，转入三口烧瓶，充入氮气保护；步骤二，将三口烧瓶进行温度为60℃的水浴，同时机械搅拌，加入催化剂，然后滴加四乙基原硅酸盐与磁性粒子充分反应，然后用去离子水和无水乙醇分别清洗，真空干燥得到MPs-SiO2复合粒子；步骤三，将所述步骤二中的MPs-SiO2符合粒子与无水乙醇混合，超声分散5～10min，加入偶联剂并混合均匀，于80℃下回流1～3h；步骤四，将步骤三中所得混合溶液加入浓度为1～10％的EDTA2Na溶液，反应20分钟，离心分离，80℃真空烘箱中烘干，得到可回收磁性粒子/螯合剂复合体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的磁性粒子选自CoFe2O4、羰基铁、α-Fe或γ-Fe2O3中的一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：施晓旦，杨刚，金霞朝，
申请(专利权)人：上海东升新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31