一种磁性水溶液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种磁性水溶液及其制备方法。该方法包括如下步骤：制备Fe

Magnetic water solution, preparation method and application thereof

The invention relates to a magnetic water solution and a preparation method thereof. The method comprises the following steps: preparing Fe;

【技术实现步骤摘要】
一种磁性水溶液及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种磁性水溶液及其制备方法，还涉及一种磁性水溶液的应用。
技术介绍
Fe(Ⅲ)离子作为一种广泛存在水体中的重金属，是生物体必需的元素之一。虽然国家未对其作明确限量规范，但富含Fe(Ⅲ)离子超标的废水排到水体会造成水体中的溶解氧迅速降低、水体浑浊，对环境造成一定危害。目前处理含Fe(Ⅲ)离子废水常见的方法有：膜分离、中和沉淀、生物处理等。膜分离由于成本高昂，不利于推广。中和法是通过加碱，形成氢氧化铁沉淀得以去除，但会形成含铁污泥。生物法是通过培养菌种，利用自身的新成代谢作用去除Fe(Ⅲ)离子，但步骤复杂，成本高昂。中国专利CN105617977A公开了一种羧甲基纤维素钠改性Fe3O4纳米颗粒物的方法，但该方法提出直接将羧甲基纤维素钠粉末直接加入Fe3O4纳米颗粒物溶液中，由于羧甲基纤维素钠在水溶液中不易分散、搅拌时间不充分等因素影响，导致掺混不均匀，直接影响Fe(Ⅲ)离子的吸附量。因此，有必要提出有效的技术方案，解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足，提供一种磁性水溶液及其制备方法。该方法简单、条件温和、产率高，该方法得到的产物均匀、具有纳米粒径。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种磁性水溶液的制备方法，包括如下步骤：(1)制备Fe3O4纳米颗粒物：将FeCl3溶液和FeCl2溶液均匀混合，在碱性条件下反应1～2h，经磁铁分离，洗涤、干燥后，得到Fe3O4纳米颗粒物；(2)制备羧甲基纤维素钠胶状水溶液：将羧甲基纤维素钠粉末溶解于去离子水中，水浴温度匀速升温至50℃并保持50℃恒温搅拌5～20h，待全部溶解之后，得到羧甲基纤维素钠胶状水溶液；(3)制备磁性水溶液：将步骤(1)所述的Fe3O4纳米颗粒物加入到步骤(2)所述的羧甲基纤维素钠胶状水溶液中，常温搅拌，得到磁性水溶液。进一步的，步骤(2)所述将羧甲基纤维素钠粉末溶解于去离子水中，具体为：在30～120min内分批次将羧甲基纤维素钠粉末溶解于去离子水中。进一步的，步骤(2)所述将羧甲基纤维素钠粉末溶解于去离子中，具体为：将羧甲基纤维素钠粉末均匀分成五批次，每隔10min均匀慢速加到100g去离子水中。进一步的，所述羧甲基纤维素钠粉末与去离子水的质量比为1:100-2:100。进一步的，所述FeCl3溶液质量浓度为0.2-0.3g/mL，所述FeCl2溶液质量浓度为0.05-0.1g/mL，所述FeCl3溶液中的FeCl3和所述FeCl2溶液中的FeCl2的摩尔比为1:1-2:1。进一步的，所述Fe3O4纳米颗粒物的质量和所述羧甲基纤维素钠胶状水溶液的体积比为1g:300mL-1g:2800mL。本专利技术还提供一种利用上述方法制备得到的磁性水溶液。本专利技术还提供一种上述磁性水溶液在污水中的应用。有益效果：本专利技术方法中的Fe3O4纳米颗粒物均匀分散在充分溶解的羧甲基纤维素钠胶状水溶液中，避免出现羧甲基纤维素钠未包裹Fe3O4纳米颗粒物的情况，导致羧甲基纤维素钠残留在环境中，以致无法充分吸附Fe(Ⅲ)离子。具体实施方式本专利技术涉及一种磁性水溶液的制备方法，首先制备FeCl3溶液和FeCl2溶液，之后在碱性条件下反应得到Fe3O4纳米颗粒物，最后将羧甲基纤维素钠胶状水溶液与Fe3O4纳米颗粒物反应，得到混合均匀的本专利技术的磁性水溶液。该磁性水溶液与废水中的Fe(Ⅲ)离子反应之后迅速沉淀，外加磁铁即可分离。本专利技术反应步骤简单、条件温和、产率高，避免二次污染的隐患，有利于工业生产，可用作吸附去除废水中Fe(Ⅲ)离子的一种新型溶液。其中，羧甲基纤维素钠胶状水溶液的制备方法对本专利技术磁性水溶液来说是重要的。本专利技术方法中的Fe3O4纳米颗粒物均匀分散在充分溶解的羧甲基纤维素钠胶状水溶液中，避免出现羧甲基纤维素钠未包裹Fe3O4纳米颗粒物的情况，导致羧甲基纤维素钠残留在环境中，以致无法充分吸附Fe(Ⅲ)离子。羧甲基纤维素钠胶状水溶液的制备方法具体为：将羧甲基纤维素钠粉末均匀分成3-5批次，每隔10min均匀慢速加到100g去离子水中，水浴温度从25℃匀速升温至50℃并维持在50℃磁力搅拌18h，其中磁力搅拌对本专利技术羧甲基纤维素钠胶状水溶液的制备是重要的，可得到充分溶解的羧甲基纤维素钠胶状水溶液。实施例1将27.03gFeCl3.6H2O溶解于100mL且温度为0℃的去离子水里，在惰性气体保护下超声20min，制成FeCl3溶液；将9.94gFeCl2·4H2O溶解于100mL且温度为0℃的去离子水里，在惰性气体保护下超声20min，制成FeCl2溶液；将前述FeCl3溶液和FeCl2溶液均匀混合，用2mol/L氨水溶液将混合溶液的pH调至9.0，常温搅拌1.5h，用磁铁固液分离，并分别用清水冲洗三次，最后干燥得到Fe3O4纳米颗粒物；将1.5g羧甲基纤维素钠粉末均匀分成三份，每隔10min均匀慢速分三次加到100g清水中，水浴温度从25℃匀速升温至50℃并维持在50℃磁力搅拌18h，得到羧甲基纤维素钠胶状水溶液；所述磁力搅拌为磁力转子以300rpm匀速搅拌。将上述得到的0.3gFe3O4纳米颗粒物匀速加入羧甲基纤维素钠胶状水溶液中，常温搅拌2h，Fe3O4纳米颗粒物表面的铁离子与羧甲基纤维素钠上的羧基产生静电作用，使Fe3O4纳米颗粒物充分分散到羧甲基纤维素钠胶状水溶液中，得到黑色的磁性水溶液。实施例2实施例2与实施例1的制备方法相同。不同之处仅在于，羧甲基纤维素钠胶状水溶液的制备温度为：水浴维持在0℃磁力搅拌18h。实施例3实施例3与实施例1的制备方法相同。不同之处仅在于，羧甲基纤维素钠胶状水溶液的制备温度为：水浴温度从0℃匀速升温至10℃并维持在10℃磁力搅拌18h。实施例4实施例4与实施例1的制备方法相同。不同之处仅在于，羧甲基纤维素钠胶状水溶液的制备温度为：水浴温度从0℃匀速升温至25℃并维持在25℃磁力搅拌18h。实施例5实施例5与实施例1的制备方法相同。不同之处仅在于，羧甲基纤维素钠胶状水溶液的制备温度为：水浴温度维持在25℃磁力搅拌18h。实施例6实施例6与实施例1的制备方法相同。不同之处仅在于，羧甲基纤维素钠胶状水溶液的制备温度为：水浴温度从25℃匀速升温至35℃并维持在35℃磁力搅拌18h。实施例7实施例7与实施例1的制备方法相同。不同之处仅在于，羧甲基纤维素钠胶状水溶液的制备温度为：水浴温度50℃磁力搅拌18h。实施例8实施例8与实施例1的制备方法相同。不同之处仅在于，羧甲基纤维素钠胶状水溶液的制备温度为：水浴温度从50℃匀速升温至75℃并维持在75℃磁力搅拌18h。实施例9实施例9与实施例1的制备方法相同。不同之处仅在于，羧甲基纤维素钠胶状水溶液的制备温度为：水浴温度从50℃匀速升温至100℃并维持在100℃磁力搅拌18h。试验例1取按照实施例1的制备方法得到的磁性水溶液10mL，分别加入到90mL含10mg/L、20mg/L、50mg/L、100mg/L、500mg/L、1000mg/L的Fe(Ⅲ)废水中，匀速搅拌2min，用磁铁分离静置2min，得到上清液。用ICP-AOS5000型原子吸收仪测试上清液中Fe(Ⅲ)的含量。表1为不同Fe(Ⅲ)初始浓度对本专利技术磁性水溶液吸附量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性水溶液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备Fe

【技术特征摘要】
1.一种磁性水溶液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备Fe3O4纳米颗粒物：将FeCl3溶液和FeCl2溶液均匀混合，在碱性条件下反应1～2h，经磁铁分离，洗涤、干燥后，得到Fe3O4纳米颗粒物；(2)制备羧甲基纤维素钠胶状水溶液：将羧甲基纤维素钠粉末溶解于去离子水中，水浴温度匀速升温至50℃并保持50℃恒温搅拌5～20h，待全部溶解之后，得到羧甲基纤维素钠胶状水溶液；(3)制备磁性水溶液：将步骤(1)所述的Fe3O4纳米颗粒物加入到步骤(2)所述的羧甲基纤维素钠胶状水溶液中，常温搅拌，得到磁性水溶液。2.如权利要求1所述的磁性水溶液的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述将羧甲基纤维素钠粉末溶解于去离子水中，具体为：在30～120min内分批次将羧甲基纤维素钠粉末溶解于去离子水中。3.如权利要求2所述的磁性水溶液的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述将羧甲基纤维素钠粉末溶解于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲毅，郝进伟，丁宇，杨宏旺，
申请(专利权)人：山东毅康科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37