一种多功能磁性净水剂及其制备方法和应用技术

技术编号:18998057 阅读:36 留言:0更新日期:2018-09-22 04:36
本发明专利技术公开了一种多功能磁性净水剂及其制备方法和应用,属于废水处理领域。该材料是将磁性磷酸盐纳米或者微纳米复合材料分散在溶剂中,之后加入AgNO3的水溶液,超声至分散均匀,得到混合液;之后在搅拌或超声的作用下,在第一步的混合液中迅速加入还原剂的水溶液,继续搅拌之后经分离和洗涤后干燥,即得负载Ag的复合磁性磷酸盐。本发明专利技术中的磁性净水剂能够去除废水中的多种污染物,可同时净化水中大肠杆菌、有机染料、金属离子等多种污染物。

Multifunctional magnetic water purifying agent, preparation method and application thereof

The invention discloses a multifunctional magnetic water purifier, a preparation method and application thereof, belonging to the field of wastewater treatment. The material disperses magnetic phosphate nano-or micro-nano-composite materials in solvents, and then adds AgNO3 aqueous solution to disperse evenly to obtain the mixed solution; then, under the action of stirring or ultrasonic, in the first step of the mixing solution, quickly adds the water solution of reducing agent, and then after stirring, separates and washes. The composite magnetic phosphate containing Ag can be dried. The magnetic water purifying agent of the invention can remove various pollutants in the waste water, and can purify various pollutants such as E. coli, organic dyes and metal ions in the water at the same time.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能磁性净水剂及其制备方法和应用
本专利技术属于废水处理
,具体涉及一种多功能磁性净水剂及其制备方法和应用。
技术介绍
纳米材料用于溶液中大肠杆菌的去除,在生物溶液处理
中是研发中的技术。磁性纳米材料具有易回收的特点,可重复使用,节约成本,减少水净化剂的残留对水体造成的二次污染,因此磁性复合纳米水净化剂在科学研究和实际应用中受到了广泛关注。目前,水体中的细菌、有机染料和重金属污染物对人类健康和安全构成了严重的环境威胁。因此,迫切需要开发从各种污染物中较好地净化水的技术。使用一种简单的材料而能有效处理废水中的多种污染物是一个挑战。已有报道表明,含Fe3O4的水净化剂由于其使用简便、易于从溶液中分离,从而在污水处理中避免二次污染,使其具有很好的优势。这种材料通常由不同的组分组成,因此在同一纳米结构中可以显示不同组分的性质。然而,很少有报道磁性纳米复合材料用于同时去除细菌和其他类型的污染物。大多数情况下,这些用于污染物去除的材料由Fe3O4和石墨烯、纳米银、壳聚糖或其他生物体等复合而成。例如,磁性石墨烯被用来控制水中的重金属和细菌;粉煤灰表面的银-氧化铁纳米粒子用来去除细菌和Pb2+;磁性壳聚糖-氧化石墨烯复合材料用于抗微生物和染料去除。然而,有些材料制备过程复杂,成本较高,如石墨烯类材料,有些材料中的有机成分在制备或使用过程中可能会对环境造成二次污染。此外,这些材料对于污水中细菌、染料以及金属离子的去除效率有限,对高达108CFU/mL的菌液或者大于100mg/L高浓度的金属离子或有机染料的净化效果鲜有报道。目前的报道如含有50、24和0.4mg/mLFe3O4包埋ZnO磁性纳米材料分别能净化15-45mg/L金属离子、10mg/L染料和金黄色葡萄球菌(J.Mater.Chem.A,2013,1,3325-3333);0.05mg/mLAg修饰的磁芯壳纳米球可以纯化浓度为1.6×107CFU/mL的细菌溶液(ColloidsandSurfaces,B:Biointerfaces.2015,133:58-65);6.25μg/mLAg-CoFe2O4-GO纳米材料对105CFU/mL细菌溶液的去除率为98.8%,Pb2+的去除率为60.8mg/g(ACSAppliedMaterials&Interfaces.2015,7:10576-10586)。纳米纤维素和银纳米嵌入卵石显示99%的细菌去除率(C0=105CFU/mL),对亚甲基蓝、Pb2+以及Cr3+的吸附量分别为38mg/g,9.42mg/g和8.93mg/g(EnvironmentalTechnology,2015,16:706-714)。上述材料虽已成功用于处理水中复杂污染物,但材料制备复杂,成本较高,所能处理的污染物浓度有限,且对高盐度干扰下或不同混合污染物的净化效果缺乏效果验证。
技术实现思路
本专利技术是针对现有磁性纳米水净化剂成本高、制备复杂、易二次污染、无法多种污染种类同时净化、对高干扰离子和高盐度水中目标污染物净化率低等不足等问题提供一种多功能磁性净水剂及其制备方法和应用。一种多功能磁性净水剂,该材料通过如下方法制备得到:第一步,将磁性磷酸盐纳米或者微纳米复合材料分散在溶剂中,之后加入AgNO3的水溶液,超声至分散均匀,得到混合液;第二步,在搅拌或超声的作用下,在第一步的混合液中迅速加入还原剂的水溶液,继续搅拌15~40分钟,静置1~5小时,之后经分离和洗涤后干燥,即得负载Ag的复合磁性磷酸盐。一种多功能磁性净水剂的制备方法,该方法包括以下步骤:第一步,将磁性磷酸盐纳米或者微纳米复合材料分散在溶剂中,之后加入AgNO3的水溶液,超声至分散均匀,得到混合液;第二步,在搅拌或超声的作用下,在第一步的混合液中迅速加入还原剂的水溶液,继续搅拌15~40分钟,静置1~5小时,之后经分离和洗涤后干燥,即得负载Ag的复合磁性磷酸盐。本专利技术技术方案中:第一步所述的溶剂为水、甲醇或者乙醇;作为优选:第一步所述的溶剂为水。本专利技术技术方案中:第二步所述的还原剂二步所述的还原剂为NaBH4、亚硫酸钠、羟胺NH2OH、肼N2H4、甘氨酸、葡萄糖、抗坏血酸、乙二醇等常见水溶性无机或有机还原剂;优选NaBH4。本专利技术技术方案中:还原剂与AgNO3的摩尔比优选为0.01-100:1。本专利技术技术方案中:负载Ag的复合磁性磷酸盐中Ag的负载量为1~15%.本专利技术技术方案中所述的多功能磁性净水剂在去除溶液中重金属离子和/或有机污染物和/或吸附大肠杆菌的应用。本专利技术技术方案中所述重金属离子优选为铅离子;所述的有机污染物优选为刚果红、孔雀石绿、甲基蓝、酸性品红中的一种或两种以上。在一些具体的技术方案中:一种利用上述负载Ag的复合磁性磷酸盐去除溶液中重金属离子和/或有机染料和/或吸附大肠杆菌的方法,该方法是调节溶液pH值为4~9,将负载Ag的复合磁性磷酸盐匀分散在溶液中,于5℃~40℃下搅拌反应10-60分钟。搅拌完成后在磁力作用下使附着有污染物的净水剂聚集,实现固液分离。其中多功能磁性净水剂的投加量为每升含大肠杆菌、或铅离子、或有机染料的污水中投加2-10克;上述处理方法中:所述的重金属离子的浓度为10-1000mg/L,所述的有机污染物的浓度为10-1000mg/L,所述的大肠杆菌的浓度为105-109CFU/mL。本专利技术技术方案中所述的磁性磷酸盐纳米或者微纳米复合材料是采用申请号为2017103461997公开的技术方案制备得到。在一些具体的技术方案中:所述的磁性磷酸盐纳米或者微纳米复合材料的制备方法包括以下步骤:(1)将可溶性铁盐溶解于常见有机醇类溶剂中,加入醋酸钠、表面活性剂和固体聚乙二醇,在装入反应釜中,在85~300℃下反应1~48小时,反应后的产物经过离心、过滤或者磁性分离、洗涤、干燥即得到四氧化三铁纳米/微米材料;(2)将可溶性金属盐溶解于水中,加入四氧化三铁纳米材料,表面活性剂、混合均匀得到溶液;(3)将含磷酸根的可溶性盐溶解于水中,得到含磷酸根的可溶性盐水溶液,想步骤(1)得到的溶液中逐渐滴加,直到两者完全混合,再装入反应釜中,在5~300℃反应1~48小时,反应后的产物经过离心、过滤或者磁性分离、洗涤、干燥即得到磁性磷酸盐纳米或者微纳米复合材料。上述制备方法中:所述的可溶性铁盐为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或两种以上;优选所述的可溶性铁盐为氯化铁。上述制备方法中:所述的有机醇类溶剂为乙二醇、乙醇、异丙醇、甲醇中的一种或两种以上。所述的可溶性金属盐与含磷酸根的可溶性盐的用量,一般根据所需制备的磷酸盐材料中金属阳离子与磷酸根的摩尔配比来计算可溶性金属盐与含磷酸根的可溶性盐的用量,或者某一原料过量,保证产物完全生成,所述的可溶性金属盐、表面活性剂和含磷酸根的可溶性盐的质量比为1∶0.1∶0.5-10。所述的可溶性金属盐由金属阳离子和阴离子组成,所述的金属阳离子与磷酸盐材料中的金属阳离子具有相同的含义,可选用Sr2+、Ba2+、Ca2+中的一种或两种,可溶性金属盐中对阴离子没有特别的要求,只需要满足与Sr2+、Ba2+、Ca2+结合后为可溶性的盐即可。所述的阴离子可选用有机酸根离子、无机酸根离子中的一种或者两种。所述的无机酸根离子优本文档来自技高网
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一种多功能磁性净水剂及其制备方法和应用

【技术保护点】
1.一种多功能磁性净水剂,其特征在于:该材料通过如下方法制备得到:第一步,将磁性磷酸盐纳米或者微纳米复合材料分散在溶剂中,之后加入AgNO3的水溶液,超声至分散均匀,得到混合液;第二步,在搅拌或超声的作用下,在第一步的混合液中迅速加入还原剂的水溶液,继续搅拌15~40分钟,静置1~5小时,之后经分离和洗涤后干燥,即得负载Ag的复合磁性磷酸盐。

【技术特征摘要】
1.一种多功能磁性净水剂,其特征在于:该材料通过如下方法制备得到:第一步,将磁性磷酸盐纳米或者微纳米复合材料分散在溶剂中,之后加入AgNO3的水溶液,超声至分散均匀,得到混合液;第二步,在搅拌或超声的作用下,在第一步的混合液中迅速加入还原剂的水溶液,继续搅拌15~40分钟,静置1~5小时,之后经分离和洗涤后干燥,即得负载Ag的复合磁性磷酸盐。2.根据权利要求1所述的多功能磁性净水剂,其特征在于:第一步所述的溶剂为水、甲醇或者乙醇;优选第一步所述的溶剂为水;所述的磁性磷酸盐纳米或者微纳米复合材料与溶剂的质量比为1~20:100。3.根据权利要求1所述的多功能磁性净水剂,其特征在于:所述的磁性磷酸盐纳米或者微纳米复合材料的制备方法包括以下步骤:(1)将可溶性铁盐溶解于常见有机醇类溶剂中,加入醋酸钠、表面活性剂和固体聚乙二醇,装入反应釜中,在85~300℃下反应1~48小时,反应后的产物经过离心、过滤或者磁性分离、洗涤、干燥即得到四氧化三铁纳米材料;(2)将可溶性金属盐溶解于水中,加入四氧化三铁纳米材料、表面活性剂,混合均匀得到溶液;(3)将含磷酸根的可溶性盐溶解于水中,得到含磷酸根的可溶性盐水溶液,向步骤(2)得到的溶液中逐渐滴加,直到两者完全混合,再装入反应釜中,在85~300℃反应1~48小时,反应后的产物经过离心、过滤或者磁性分离、洗涤、干燥即得到磁性磷酸盐纳米或者微纳米复合材料。4.根据权利要求1所述的多功能磁性净水剂,其特征在于:第二步...

【专利技术属性】
技术研发人员:张帆范凤茹唐小秀
申请(专利权)人:南京农业大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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