一种纳米复合除铊剂的制备方法技术

一种纳米复合除铊剂的制备方法，包括以下步骤：1)制备生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液；2)溶解普鲁士蓝合成原料；3)制备纳米复合除铊剂：将步骤2)溶解的普鲁士蓝合成原料混合液添加至步骤1)制备的生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液中，恒温搅拌3小时以上，再回收溶液中的固体并用蒸馏水洗涤固体，然后将固体烘干、研磨得到纳米复合除铊剂。该纳米复合除铊剂的制备方法，操作简单，便于规模批量化生产纳米复合除铊剂，且产品质量稳定；先利用海泡石等纳米载体生长Fe3O4纳米粒子，然后在生长Fe3O4纳米粒子的海泡石平台上生长普鲁士蓝纳米粒子，使不同纳米粒子能充分生长附着至海泡石等纳米载体生长上，除铊效率高。除铊效率高。除铊效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米复合除铊剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种工业废水/污水处理
，尤其是涉及一种纳米复合除铊剂的制备方法。

技术介绍

[0002]铊作为分散元素在高新
、医药、航空、电子等领域得到了广泛的应用。在自然界中，铊以微量元素的形式伴生于长石、云母、黄钾铁矾等氧化矿及黄铁矿、方铅矿、黄铜矿等硫化矿中。我国铊资源丰富，其储量居世界第一。近年来，随着含铊矿产资源的不断开发利用，导致了水体铊污染，对人类和环境健康造成了严重威胁。此外，日益发达的工业废水中也含有铊污染物，更进一步加剧了铊的环境污染。
[0003]一般，铊有两种价态，Tl(Ⅰ)和Tl(Ⅲ)，在自然界主要以正一价形式存在，其毒性大于砷。铊中毒会导致下肢麻木或疼痛、腰痛、脱发、失明、头痛、精神不振、肌肉痛、手足颤动、走路不稳等，甚至导致染色体畸变、干扰DNA的合成，严重的铊中毒可导致为植物人。铊化合物对成人最小致死量(MLD)为12mg
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1；铊剂量大于8.8mg
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1便可致儿童死亡。鉴于铊及其化合物的毒性，其已被联合国环境规划署(UNEP)下属的IRPTC列为有毒化学与人体非必需金属及其化合物。美国环境保护局(EPA)规定工业排放水中铊不超过0.14mg
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L
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1，生活饮用水中铊不超过2μg
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L
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1，而我国生活饮用水卫生标准中规定了铊的含量最高为0.1μg
·r/>L
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1，高效除铊剂已成为水处理药剂的发展方向。
[0004]目前普遍采用化学沉淀法去除废水中铊。具体操作方法为通过加碱调节pH值，利用臭氧、高锰酸钾、双氧水等氧化剂，将一价铊(Tl
+
)氧化成三价铊(Tl
3+
)，然后通过絮凝、沉淀或吸附进行去除。但这些技术存在加药量大，处理成本高，处理工艺复杂，有二次污染等缺点。
[0005]今年，CN111186886A公开了一种从工业废水中去除并回收铊的方法，将涂覆有普鲁士蓝、导电材料、粘结材料和造孔剂的工作电极置于含有铊的废水中作为阴极，惰性电极作为阳极，在外加电场的作用下，废水中的铊离子嵌入到阴极中形成含铊普鲁士蓝的工作电极，进而将废水中的铊去除；将含铊普鲁士蓝的工作电极置于酸性电解液中进行电解，铊从普鲁士蓝分子空位中脱出，释放到酸性电解液中获得富铊溶液，实现了铊的回收。但该方法难以实现大规模的废水/污水的处理。
[0006]综上所述，急需开发一种高效除铊剂，并通过改进其制备方法，提高除铊剂对废水/污水中铊的去除率。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种操作简单且便于规模化生产的纳米复合除铊剂的制备方法。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009]一种纳米复合除铊剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010]1)制备生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液；
[0011]2)溶解普鲁士蓝合成原料；
[0012]3)制备纳米复合除铊剂：将步骤2)得到的普鲁士蓝合成原料溶解液添加至步骤1)制备的生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液中，恒温搅拌3小时以上，使普鲁士蓝纳米粒子在纳米载体上充分生长，再回收溶液中的固体并用水洗涤固体，然后将固体烘干、研磨得到纳米复合除铊剂。
[0013]步骤1)制备生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液包括：采用共沉淀法制备Fe3O4纳米粒子，并在制备Fe3O4纳米粒子过程中添加海泡石，即，将含二价铁Fe
2+
离子的盐溶液和含三价铁Fe
3+
离子的盐溶液混合，加热，搅拌，得到铁离子混合液；向铁离子混合液中加入溶于水后的海泡石，再加入氨水，搅拌，得到生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液。
[0014]步骤1)制备生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液的具体操作为：配置摩尔比为Fe
3+
：Fe
2+
＝3：2的Fe
3+
盐溶液和Fe
2+
盐溶液并混合，其中Fe
3+
溶液为FeCl3·
6H2O或FeCl3，Fe
2+
溶液为FeCl2·
4H2O或FeSO4溶液；搅拌下加热至90℃，得到铁离子混合液，90℃恒温备用；将海泡石溶于水后再添加至铁离子混合液中，得到含海泡石的悬浮液，再缓慢加入氨水，搅拌使悬浮液完全变黑，即可得到生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液。
[0015]步骤1)中，所述纳米载体为海泡石或层状MnO2纳米线；纳米载体所提供的吸附位点为Fe3O4纳米粒子生长所需吸附位点的1～2倍，确保纳米载体能提供足够空间利于Fe3O4纳米粒子的生长。
[0016]需要说明的是，本专利技术中的纳米载体是指天然或合成的高分子以及无机纳米材料，以不同形式形成的纳米分散系统；能为后续的Fe3O4纳米粒子、普鲁士蓝纳米粒子提供附着的纳米通道和吸附位点。
[0017]步骤2)中，制备普鲁士蓝的具体操作为：将聚乙烯吡咯烷酮和铁氰化钾分散于酸性溶液中，搅拌反应20～45min，得到普鲁士蓝合成原料溶解液。
[0018]步骤2)中，聚乙烯吡咯烷酮与铁氰化钾的质量比为3～90:1；步骤2)中酸性溶液为盐酸溶液，优选，浓度为0.01～0.1M的盐酸溶液，聚乙烯吡咯烷酮与铁氰化钾总质量与酸性溶液的质量体积比为1:10～50。
[0019]步骤3)中，普鲁士蓝合成原料溶解液逐滴添加至生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液中，90℃恒温搅拌3小时，再通过铁
‑
钕磁铁吸附或高速离心回收固体，并用蒸馏水洗涤固体至上清液无色，然后，将固体在室温下晾干24h后，研磨得到纳米复合除铊剂。
[0020]步骤3)中，普鲁士蓝合成原料溶解液与生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液的体积比为1:1.5～3。
[0021]本专利技术一种纳米复合除铊剂的制备方法的有益效果：
[0022]本专利技术纳米复合除铊剂的制备方法，操作简单，便于规模批量化生产纳米复合除铊剂，且产品质量稳定。
[0023]该纳米复合除铊剂的制备方法，先利用海泡石等纳米载体生长Fe3O4纳米粒子，然后再在纳米载体剩余的空位上生成普鲁士蓝纳米粒子，使不同纳米粒子能充分生长附着至海泡石等纳米载体生长上，避免了将溶于水后的海泡石等纳米载体添加至Fe3O4纳米和普鲁士蓝混合液中吸附位点存在抢夺的现象，显著提高了海泡石作为纳米载体提供纳米粒子生长平台的功效，提高了纳米复合除铊剂对铊的吸附量；且能有效解决不同的纳米粒子在生
长固定时因团聚而导致吸附位点被掩埋的难题。本专利技术纳米复合除铊剂对铊的吸附能力远远大于海泡石、Fe3O4纳米粒子和普鲁士蓝3种单体对铊的吸附量的总和，说明本专利技术纳米复合除铊剂的制备方法的组装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米复合除铊剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备Fe3O4生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液：在制备Fe3O4纳米粒子过程中添加溶于水后的海泡石；2)溶解普鲁士蓝合成原料；3)制备纳米复合除铊剂：将步骤2)溶解的普鲁士蓝合成原料溶解液添加至步骤1)制备的生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液中，恒温搅拌3小时以上，再回收溶液中的固体并用水洗涤固体，然后将固体烘干、研磨得到纳米复合除铊剂。2.如权利要求1所述纳米复合除铊剂的制备方法，其特征在于，步骤1)制备生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液包括：将含二价铁Fe
2+
离子的盐溶液和含三价铁Fe
3+
离子的盐溶液混合，加热，搅拌，得到铁离子混合液；向铁离子混合液中加入溶于水后的海泡石，再加入氨水，搅拌，得到生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液。3.如权利要求2所述纳米复合除铊剂的制备方法，其特征在于，步骤1)制备生长Fe3O4纳米粒子的纳米载体悬浮液的具体操作为：配置摩尔比为Fe
3+
：Fe
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＝3：2的Fe
3+
盐溶液和Fe
2+
盐溶液并混合，其中Fe
3+
溶液为FeCl3·
6H2O或FeCl3，Fe
2+
溶液为FeCl2·
4H2O或FeSO4溶液；搅拌下加热至90℃，得到铁离子混合液，90℃恒温备用；将海泡...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正勇，朱日龙，祝伟康，邱亚群，吴顺，罗隽，童春义，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：