一种磁性复合吸附材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种磁性复合吸附材料的制备方法，涉及磁性纳米粒子制备技术领域。所述磁性复合吸附材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将铁盐、乙二醇和乙酸盐搅拌至溶解后，加入表面活性剂A，混合均匀，得到反应液；(2)将步骤(1)中得到的反应液移至反应釜中，密封反应，冷却至20‑25℃后，得到黑色产物，将黑色产物进行分离洗涤，真空干燥后，得到Fe

【技术实现步骤摘要】
一种磁性复合吸附材料的制备方法及其应用
本专利技术涉及磁性纳米粒子制备
，尤其是一种磁性复合吸附材料的制备方法及其应用。
技术介绍
氮和磷是生物生长的必需营养源，水中的氮和磷含量超标，会引起水体的富营养化，导致藻类在天然水域中快速生长，引起水环境的生态失衡，这些藻类会消耗水中的溶解氧，影响其他植物和动物的生长，降低水体透明度，并使水体散发霉味和臭味，甚至部分藻类还会释放有毒物质，威胁饮用水的安全。一般来说，水体除磷的方法主要有化学沉淀法、生物法和吸附法。化学沉淀法除磷操作简便，见效快，但其化学试剂用量大，运行费用较高；生物法运行费用较低，但对运行条件及环境要求相对较高，稳定性较差；吸附法工艺简单、操作简便且吸附剂可循环使用，在除磷方面得到较为广泛的应用。活性氧化铝具有比表面积大、吸附性能好、稳定性好等特点，对污水中的磷具有较好的吸附效果，常常用作吸附法除磷中的材料，但是在实际使用的过程中，氧化铝吸附剂不方便回收，且在使用的过程中容易随水流走，造成原料损失。近年来研究表明氧化锆能有效去除污水中的磷酸根，可用于污水净化领域。因此，将氧化铝和氧化锆的复合物负载在磁性材料上以提高其回收效率是非常必要的。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种回收率高、除磷效果好的磁性复合吸附材料的制备方法及其应用。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种磁性复合吸附材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将铁盐、乙二醇和乙酸盐搅拌至溶解后，加入表面活性剂A，混合均匀，得到反应液；(2)将步骤(1)中得到的反应液移至反应釜中，密封反应，冷却至20-25℃后，得到黑色产物，将黑色产物进行分离洗涤，真空干燥后，得到Fe3O4纳米粒子；(3)将铝盐、锆盐、表面活性剂B和步骤(2)中得到的Fe3O4纳米粒子分散在水中，一边搅拌一边加入pH值调节剂，继续搅拌后用磁铁进行磁分离，清洗后风干，煅烧后得到所述磁性复合吸附材料Fe3O4@Al2O3-ZrO2。本专利技术提供的磁性复合吸附材料，是以Fe3O4磁性材料为核层材料，外层包裹Al2O3-ZrO2复合氧化物，该材料具有吸附作用，可对水中磷进行吸附去除，同时所使用的磁性复合吸附材料在使用的过程中易回收，原料损失相对较低，有利于成本控制。优选地，所述步骤(1)中，铁盐、乙二醇、乙酸盐和表面活性剂A的重量比为：铁盐：乙二醇：乙酸盐：表面活性剂A＝5-20：50-200：5-20：1-3；所述步骤(3)中，铝盐、锆盐和表面活性剂B的重量比为：铝盐：锆盐：表面活性剂B＝5-50：5-20：1-10；Fe3O4纳米粒子和水的质量比为：Fe3O4纳米粒子：水＝5-30：100。进一步优选地，所述步骤(1)中，铁盐、乙二醇和乙酸盐的重量比为：铁盐：乙二醇：乙酸盐＝15：100：10；所述步骤(3)中，铝盐、锆盐和表面活性剂B的重量比为：铝盐：锆盐：表面活性剂B＝20：20：5。优选地，所述步骤(1)中，铁盐为硝酸铁、氯化铁、硫酸铁中的至少一种，乙酸盐为乙酸钠和/或乙酸钾，表面活性剂A为聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵、磷酸二氢钠、乙酸铵、聚羧酸铵、柠檬酸三铵中的至少一种；所述步骤(3)中，铝盐为硝酸铝、氯化铝、硫酸铝中的至少一种，锆盐为硝酸锆、硝酸氧锆、氯化氧锆中的至少一种，表面活性剂B为十六烷基三甲基溴化铵、聚羧酸铵、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种，所述pH调节剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。进一步优选地，所述步骤(1)中，铁盐为硝酸铁，乙酸盐为乙酸钾，表面活性剂A为乙酸铵；所述步骤(3)中，铝盐为氯化铝，锆盐为硝酸氧锆，表面活性剂B为聚乙烯吡咯烷酮，所述pH调节剂为氢氧化钠。乙酸盐由于在煅烧过程中可变成二氧化碳和水，避免因水洗不充分引起其他离子对除磷剂制备的不利影响，而硝酸氧锆因为溶解度和实验过程中的可操作弹性，专利技术人认为是这么多种锆盐里活性最好的，是空间位阻的关系使其与其他离子分散程度最好的原因。优选地，所述步骤(2)中，密封反应的反应温度为150-300℃，密封反应的反应时间为5-24h，将所得黑色产物用磁铁进行分离，真空干燥的温度为55-65℃，真空干燥的时间为8-12h。步骤(2)的反应是为了形成Fe3O4纳米粒子，反应和干燥选择较低温度是为了形成小颗粒的Fe3O4粒子，相应的时间就需要延长了。优选地，所述步骤(3)中，pH值调节剂调节后pH值为6-8，继续搅拌的时间为2-10h，煅烧的温度为200-600℃，煅烧的时间为1-5h。调pH值后搅拌是为了留有时间进行颗粒间的陈化保证颗粒在较低温度下进行团聚过程，可使制备完成后的颗粒尺寸较小且均匀。此外，本专利技术还提供了所述的磁性复合吸附材料的制备方法制备得到的磁性复合吸附材料。进一步地，本专利技术还提供了所述的磁性复合吸附材料在含磷水处理中的应用。优选地，所述磁性复合吸附材料和含磷水的体积比为：磁性复合吸附材料：含磷的水＝0.001-0.01：1。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种回收率高、除磷效果好的磁性复合吸附材料的制备方法。该制备方法操作简单，重复性高，同时Al2O3和ZrO2相互协同，使该除磷剂可有效处理污水的pH值范围进一步扩大为5-10，这可使待处理污水pH值前处理过程简化，减少pH值调节剂的用量，避免pH值明显变动引起的副反应，对污水处理调控相当有利，可进一步降低处理污水的成本。最重要的是所使用的除磷吸附剂在使用的过程中易回收，原料损失相对较低，有利于成本的进一步控制。附图说明图1为pH值对总磷(TP)去除率的影响测试图；具体实施方式为更好的说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。本申请设置实施例1-6，具体实施例1-6的组分和重量份选择如表1和表2所示：表1实施例1-6的组分选择表2实施例1-6的重量份选择实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6铁盐10101515520乙二醇10010013010050200乙酸盐551510205表面活性剂A223231铝盐10101020505锆盐15101520105表面活性剂B3555101...

【技术保护点】
1.一种磁性复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将铁盐、乙二醇和乙酸盐搅拌至溶解后，加入表面活性剂A，混合均匀，得到反应液；/n(2)将步骤(1)中得到的反应液移至反应釜中，密封反应，冷却至20-25℃后，得到黑色产物，将黑色产物进行分离洗涤，真空干燥后，得到Fe

【技术特征摘要】
1.一种磁性复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将铁盐、乙二醇和乙酸盐搅拌至溶解后，加入表面活性剂A，混合均匀，得到反应液；
(2)将步骤(1)中得到的反应液移至反应釜中，密封反应，冷却至20-25℃后，得到黑色产物，将黑色产物进行分离洗涤，真空干燥后，得到Fe3O4纳米粒子；
(3)将铝盐、锆盐、表面活性剂B和步骤(2)中得到的Fe3O4纳米粒子分散在水中，一边搅拌一边加入pH值调节剂，继续搅拌后用磁铁进行磁分离，清洗后风干，煅烧后得到所述磁性复合吸附材料。


2.如权利要求1所述的磁性复合吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，铁盐、乙二醇、乙酸盐和表面活性剂A的重量比为：铁盐：乙二醇：乙酸盐：表面活性剂A＝5-20：50-200：5-20：1-3；所述步骤(3)中，铝盐、锆盐和表面活性剂B的重量比为：铝盐：锆盐：表面活性剂B＝5-50：5-20：1-10；Fe3O4纳米粒子和水的质量比为：Fe3O4纳米粒子：水＝5-30：100。


3.如权利要求2所述的磁性复合吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，铁盐、乙二醇和乙酸盐的重量比为：铁盐：乙二醇：乙酸盐＝15：100：10；所述步骤(3)中，铝盐、锆盐和表面活性剂B的重量比为：铝盐：锆盐：表面活性剂B＝20：20：5。


4.如权利要求1-3任一项所述的磁性复合吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，铁盐为硝酸铁、氯化铁、硫酸铁中的至少一种，乙酸盐为乙酸钠和/或乙酸钾，表面活性剂A为聚乙二醇、...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟慧娴，李庭忠，佟刚，
申请(专利权)人：江门谦信化工发展有限公司，泰兴金江化学工业有限公司，珠海谦信新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44