利用磁性纳米材料和纳米银检测废水中金属离子的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用磁性纳米材料和纳米银检测废水中金属离子的方法，属于分析化学技术领域。所述检测金属离子的方法具体如下：在含有金属离子的水中，加入制备好的纳米银溶液，用缓冲溶液调节pH为6.0～8.0，形成纳米银与金属离子聚集物，再加入制备好的四氧化三铁磁性纳米材料，涡旋混合，用外磁场收集产物或离心分离，倒出溶液，用洗脱剂洗脱磁性纳米材料，收集洗脱剂，进原子吸收分光光度计进行含量测定。本发明专利技术提供了一种磁性纳米材料及纳米银检测废水中金属离子的双重富集技术，不需要使用有机溶剂，绿色环保，灵敏度高，检测限低。

Detection of Metal Ions in Wastewater by Magnetic Nanomaterials and Silver Nanoparticles

The invention relates to a method for detecting metal ions in wastewater by using magnetic nanomaterials and nano silver, belonging to the technical field of analytical chemistry. The method for detecting metal ions is as follows: in the water containing metal ions, the prepared nano-silver solution is added, and the pH is adjusted to 6.0-8.0 with buffer solution to form aggregates of nano-silver and metal ions, then the prepared ferrous oxide magnetic nano-materials are added, and the products are collected or separated by external magnetic field. Heart separation, pouring out the solution, eluting magnetic nanomaterials with eluent, collecting eluent, and determining the content by atomic absorption spectrophotometer. The invention provides a dual enrichment technology of magnetic nano-materials and nano-silver for detecting metal ions in wastewater, which does not need to use organic solvents, is environmentally friendly, has high sensitivity and low detection limit.

【技术实现步骤摘要】
利用磁性纳米材料和纳米银检测废水中金属离子的方法
本专利技术属于分析化学
，具体涉及一种利用磁性纳米材料和纳米银检测废水中金属离子的方法。
技术介绍
纳米银是一种粒径在25nm左右的金属银单质，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，而且不会产生耐药性。银纳米颗粒由于其独特的光学、电学、催化等性质，在金属离子、小分子、DNA及蛋白质的分析检测等方面得到了广泛的应用。银纳米颗粒在一定的条件下易聚集，当加入金属离子后，金属离子可以跟银纳米颗粒发生聚集，这样就开发了一种灵敏度较高的检测金属离子的方法。痕量金属元素的浓度通常非常低且基体干扰不能完全消除，因而测定前分离富集的样品前处理技术显得非常重要。金属离子的检测有报道了很多前处理方法，其中较新颖的方法就是利用磁性纳米材料对金属离子进行吸附、洗脱然后检测，而本专利技术提供的是一种磁性纳米材料及纳米银检测金属离子的双重富集技术，与传统的对金属离子的样品前处理技术相比，它有着富集倍数高、检测限低、灵敏度高、未使用有机溶剂对环境友好等优点，适用于低含量的金属离子的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种利用磁性纳米材料和纳米银检测废水中金属离子的方法，对于低含量的金属离子检测具有指导意义。本专利技术采用如下技术方案：利用磁性纳米材料和纳米银检测废水中金属离子的方法，包括如下步骤：步骤一，纳米银溶液的制备：将一定量的修饰剂和一定量的硝酸银混合在一定量的去离子水中，搅拌20～40min，加入硼氢化钠，继续搅拌2～5min，待溶液的颜色稳定后即形成纳米银溶液；步骤二，在含有金属离子的水中，加入步骤一制备好的纳米银溶液，用缓冲溶液调节pH为6.0～8.0，形成纳米银与金属离子聚集物，再加入四氧化三铁磁性纳米材料，涡旋混合，用外磁场收集产物或离心分离，倒出溶液，用洗脱剂洗脱四氧化三铁磁性纳米材料，收集洗脱剂，进原子吸收分光光度计进行含量测定。更进一步地，步骤二中所述四氧化三铁磁性纳米材料的制备方法，包括如下步骤：将三价铁盐与二价铁盐按照摩尔比为2.0～1.6:1溶解于去离子水中，在氮气保护下，滴加氨水使体系pH为9～12，在60～80℃、搅拌速度400～600rpm下，水浴加热，恒温搅拌反应1～3h后，用去离子水洗涤至中性，40～80℃真空干燥6～12h，得四氧化三铁磁性纳米材料。更进一步地，所述三价铁盐为FeCl3·7H2O或Fe2(SO4)3·xH2O中的一种，所述二价铁盐为FeCl2·4H2O或FeSO4·7H2O中的一种，其中，x＝7～9。更进一步地，步骤一种所述修饰剂为柠檬酸三钠，亚氨基二乙酸，3-巯基苯甲酸和三聚氰胺的混合物，谷胱甘肽，腺苷-5-磷酸，腺苷-5-二磷酸，腺苷-5-三磷酸中的一种。更进一步地，所述3-巯基苯甲酸和三聚氰胺的摩尔比为1:2。更进一步地，步骤一种所述硝酸银、修饰剂、硼氢化钠的摩尔比为1：8～10：0.8～1。更进一步地，步骤二中所述金属离子为铬离子、铅离子、汞离子和镍离子中的至少一种。更进一步地，步骤二中所述含金属离子的水为矿物废水、工业废水或生活废水。更进一步地，步骤二中所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲溶液。更进一步地，步骤二中所述洗脱剂为盐酸、硝酸、硫酸或醋酸中的一种，其中所述洗脱剂的浓度为2mol/L。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：1、本专利技术利用修饰后的纳米银与金属离子形成聚集物，用四氧化三铁磁性纳米材料吸附形成双重富集，用外磁场收集产物，洗脱剂洗脱后，进原子吸收仪检测，不需要使用有机溶剂，绿色环保，灵敏度高，检测限低；2、纳米银在修饰后能与不同的金属离子形成很强的专属性和选择性，这样共存离子间就不会产生干扰；3、四氧化三铁磁性纳米材料的吸附能力强，能达到很高的富集倍数；4、检测范围宽，灵敏度高，准确率高，选择性好。具体实施方式下面通过具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例一：工业废水中铬含量的测定1、将2mL质量分数为1％的柠檬酸三钠水溶液和2mL质量分数为1％的硝酸银水溶液混合在100mL的去离子水中，搅拌30min后，加入150mg硼氢化钠，继续搅拌直至溶液的颜色变成黄色即形成纳米银溶液。2、将7g氯化铁与5g氯化亚铁溶解于50mL去离子水中，在氮气保护下，滴加50mL氨水使体系pH为9～12，在80℃下水浴加热，搅拌速度为500rpm下，恒温搅拌反应2h后，用去离子水洗涤至中性，80℃真空干燥10h，制得四氧化三铁磁性纳米材料；3、取5mL工业废水和Cr(Ⅲ)的标准溶液浓度分别为2、4、6、8、10μg/mL于10mL刻度离心管中，加入步骤1中的纳米银溶液2mL，摇匀，然后用磷酸盐缓冲溶液调节pH为7.0。4、将步骤3中加入步骤2所制备的磁性纳米材料0.3g，用去离子水定容至刻度，涡旋，离心，然后加入2mL2mol/L的盐酸水溶液洗脱，进原子吸收仪检测，得到铬含量为0.18μg/L。实施例二：生活废水中汞含量的测定1、将1mL质量分数为1％的硝酸银水溶液和1mL0.1mol/L的腺苷-5-磷酸(腺苷-5-二磷酸、腺苷-5-三磷酸)混合在23mL去离子水中，搅拌30min后，加入0.008g硼氢化钠，继续搅拌，直至溶液呈稳定的黄色，即形成腺苷酸-纳米银。2、步骤同实施例一的2。3、取5mL生活废水和Hg的标准溶液浓度分别为2、4、6、8、10μg/mL于10mL刻度离心管中，加入步骤1中的腺苷酸-纳米银溶液2mL，摇匀，然后用磷酸盐缓冲溶液调节pH为7.0。4、将步骤3中加入步骤2中制备的磁性纳米材料0.25g，用去离子水定容至刻度，涡旋，离心，然后加入2mL2mol/L的盐酸水溶液洗脱，进原子吸收仪检测，得到汞含量为0.10μg/L。实施例三：生活废水中镍含量的测定1、取0.012g硼氢化钠加入到100mL10-4mol/L的硝酸银水溶液中，搅拌30min后，加入2mL10-3mol/L的谷胱甘肽水溶液，继续搅拌，直至溶液颜色稳定后，即形成谷胱甘肽-纳米银溶液。2、步骤同实施例一的2。3、取5mL生活废水和Ni的标准溶液浓度分别为2、4、6、8、10μg/mL于10mL刻度离心管中，加入步骤1中的谷胱甘肽-纳米银溶液2mL，摇匀，用磷酸盐缓冲溶液调节pH为7.0。4、将步骤3中加入步骤2中制备的磁性纳米材料0.3g，用去离子水定容至刻度，涡旋，离心，然后加入2mL2mol/L的盐酸水溶液洗脱，进原子吸收仪检测，得到镍含量为0.08μg/L。实施例四：工业废水中汞含量的测定1、将0.01g硼氢化钠加入到100mL10-4mol/L的硝酸银水溶液中，搅拌30min后，加入2mL质量分数为1％的3-巯基苯甲酸水溶液和4mL质量分数为1％的三聚氰胺水溶液，继续搅拌30min，即形成纳米银溶液。2、步骤同实施例一的2。3、取5mL工业废水和Hg的标准溶液浓度分别为2、4、6、8、10μg/mL于10mL刻度离心管中，加入步骤1中的纳米银溶液2mL，摇匀，用磷酸盐缓冲溶液调节pH为7.0。4、将步骤3中加入步骤2中制备的磁性纳米材料0.4g，用去离子水定容至刻度，涡旋，离心，然后加入2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用磁性纳米材料和纳米银检测废水中金属离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，纳米银溶液的制备：将一定量的修饰剂和一定量的硝酸银混合在一定量的去离子水中，搅拌20～40min，加入硼氢化钠，继续搅拌2～5min，待溶液的颜色稳定后即形成纳米银溶液；步骤二，在含有金属离子的水中，加入步骤一制备好的纳米银溶液，用缓冲溶液调节pH为6.0～8.0，形成纳米银与金属离子聚集物，再加入四氧化三铁磁性纳米材料，涡旋混合，用外磁场收集产物或离心分离，倒出溶液，用洗脱剂洗脱四氧化三铁磁性纳米材料，收集洗脱剂，进原子吸收分光光度计进行含量测定。

【技术特征摘要】
1.利用磁性纳米材料和纳米银检测废水中金属离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，纳米银溶液的制备：将一定量的修饰剂和一定量的硝酸银混合在一定量的去离子水中，搅拌20～40min，加入硼氢化钠，继续搅拌2～5min，待溶液的颜色稳定后即形成纳米银溶液；步骤二，在含有金属离子的水中，加入步骤一制备好的纳米银溶液，用缓冲溶液调节pH为6.0～8.0，形成纳米银与金属离子聚集物，再加入四氧化三铁磁性纳米材料，涡旋混合，用外磁场收集产物或离心分离，倒出溶液，用洗脱剂洗脱四氧化三铁磁性纳米材料，收集洗脱剂，进原子吸收分光光度计进行含量测定。2.根据权利要求1所述的利用磁性纳米材料和纳米银检测废水中金属离子的方法，其特征在于，步骤二中所述四氧化三铁磁性纳米材料的制备方法，包括如下步骤：将三价铁盐与二价铁盐按照摩尔比为2.0～1.6:1溶解于去离子水中，在氮气保护下，滴加氨水使体系pH为9～12，在60～80℃、搅拌速度400～600rpm下，水浴加热，恒温搅拌反应1～3h后，用去离子水洗涤至中性，40～80℃真空干燥6～12h，得四氧化三铁磁性纳米材料。3.根据权利要求2所述的利用磁性纳米材料和纳米银检测废水中金属离子的方法，其特征在于，所述三价铁盐为FeCl3·7H2O或Fe2(SO4)3·xH2O中的一种，所述二价铁盐为FeCl2·4H2O或FeS...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海枝，孟丽芬，
申请(专利权)人：贵州工程应用技术学院，
类型：发明
国别省市：贵州,52