申请日2018.09.10
公开(公告)日2018.12.25
IPC分类号C02F1/28; C02F1/40; C02F1/48; B01J20/26; B01J20/28; B01J20/30
摘要
本发明提供了一种用于污水处理的纳米磁性粒子的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)Fe3O4纳米磁性粒子用碱性溶液进行处理;(2)将步骤(1)制得的纳米磁性粒子用四甲氧基硅烷进行修饰，(3)将步骤(1)制得的纳米磁性粒子偶联具有光反应基团和脂肪链的PEG聚合物，制得枝接有脂肪链的PEG的纳米磁性粒子。本发明制备的纳米磁性粒子具有亲水、疏水的双重结构，既能在水溶液中保持良好的而分散性，又对油性污染物具有良好的亲和性，具有易于实现快速清理油滴、除油率高的优点。同时本发明制备的纳米磁性粒子枝接结构稳定，回收洗涤后可多次循环使用，经实测其循环次数可达15‑20次。
权利要求书
1.一种用于污水处理的纳米磁性粒子的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将Fe3O4纳米磁性粒子加入碱性水溶液中，加热搅拌1h，过滤后加入到体积百分比为40-60%的乙醇水溶液中;
(2)使用pH调节剂将上述悬浮液调至酸性，超声分散15min，N2保护下加热搅拌并滴加四甲氧基硅烷，滴加完毕后在55-65℃下搅拌12h，过滤后用乙醚或丙酮清洗，室温下真空干燥;
(3)将干燥后的纳米磁性粒子加入去离子水中，加入质量百分比0.5-2%的具有光反应基团和脂肪链的PEG聚合物，N2保护下搅拌，并使用波长240-300nm的紫外光照射1h，收集Fe3O4粒子，即可得到枝接有脂肪链的PEG的纳米磁性粒子。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述Fe3O4纳米粒子由如下方法制备：惰性气体保护下，将摩尔比为1:2的FeCl2•4H2O和FeCl3•6H2O溶于水，80-90℃搅拌，然后加入浓氨水将pH调节至8.5-9.5，反应2h得到Fe3O4纳米粒子。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的碱性水溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、乙酸钠、氨水、磷酸盐、碳酸盐、有机胺中的一种或几种组合，碱性水溶液pH为8.5-9.5。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加热温度为55-65℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述pH调节剂为盐酸、醋酸、硫酸、磷酸中的一种或几种组合，调节后pH为4.0-4.5。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加热温度为55-65℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述四甲氧基硅烷的加入质量为Fe3O4质量的0.1-0.2%。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的PEG聚合物具有如下结构：
，
其中R1 、R2为带有苯环和/或酯键的脂肪链C2-C30的脂肪链，n=20-40。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，PEG聚合物的添加量为Fe3O4质量的0.5-2%。
10.根据权利要求1所述的制备方法得到的枝接后的纳米磁性粒子用途在于分离污水中的油性污染物，所述油性污染物包括原油、柴油、汽油、植物油、有机酯类中的至少一种，所述污水pH在3-11之间。
说明书
一种用于污水 处理的纳米磁性粒子的制备方法
技术领域
本发明涉及合成一种可应用于污水处理的纳米磁性粒子，具体涉及一种表面枝接带有脂肪链的PEG分子的Fe3O4纳米磁性粒子。
背景技术
纳米磁性粒子在污水处理领域有着良好的应用前景，现有的技术主要是通过采用两亲型聚合物对Fe3O4纳米粒子进行表面接枝修饰，使聚合物与油性污染物亲和吸附，进而在外加磁场作用下实现水中纳米磁性粒子的快速分离。这类技术在处理污水中的油性污染物具有工艺简单、效率高、易回收、重复利用等优点，对于解决石油开采、运输、加工过程中的水污染问题有着巨大的帮助。然而，现有具有高效除油效果的纳米磁性粒子往往面临工艺复杂、成本高、稳定性差的问题，限制了其大量的推广应用。
发明内容
为了解决以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于污水处理的纳米磁性粒子制备方法，简化现有纳米磁性粒子的制备工艺，降低生产成本，提高纳米磁性粒子的稳定性。
本发明提供一种制备工艺相对简单，易于实现大批量制备的纳米磁性粒子制备方法，技术方案如下：
一种用于污水处理的纳米磁性粒子的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将Fe3O4纳米磁性粒子加入碱性水溶液中，加热搅拌1h，过滤后加入到体积百分比为40%-60%的乙醇水溶液中;
(2)使用pH调节剂将上述悬浮液调至酸性，超声分散15min，N2保护下加热搅拌并滴加四甲氧基硅烷，滴加完毕后在55-65℃下搅拌12h，过滤后用乙醚或丙酮清洗，室温下真空干燥;
(3)将干燥后的纳米磁性粒子加入去离子水中，加入质量百分比0.5-2%的具有光反应基团和脂肪链的PEG聚合物，N2保护下搅拌，并使用波长240-300nm的紫外光照射1h，收集Fe3O4粒子，即可得到枝接有脂肪链的PEG的纳米磁性粒子。
进一步的，步骤(1)中所述Fe3O4纳米粒子由如下方法制备：惰性气体保护下，将摩尔比为1:2的FeCl2•4H2O和FeCl3•6H2O溶于水，80-90℃搅拌，然后加入浓氨水将pH调节至8.5-9.5，反应2h得到Fe3O4纳米粒子。
优选的，步骤(1)所述的碱性水溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、乙酸钠、氨水、磷酸盐、碳酸盐、有机胺中的一种或几种组合，碱性水溶液pH为8.5-9.5。
优选的，步骤(1)所述加热温度为55-65℃。
优选的，步骤(2)所述pH调节剂为盐酸、醋酸、硫酸、磷酸中的一种或几种组合，调节后pH为4.0-4.5。
优选的，步骤(2)所述加热温度为55-65℃。
优选的，步骤(2)所述四甲氧基硅烷的加入质量为Fe3O4质量的0.1-0.2%。
进一步的，步骤(3)所述的PEG聚合物具有如下结构：
其中R1 、R2为带有苯环和/或酯键的脂肪链C2-C30的脂肪链，n=20-40。
优选的，PEG聚合物的添加量为Fe3O4质量的0.5-2%。
优选的，所述油性污染物包括原油、柴油、汽油、植物油、有机酯类中的至少一种，所述污水pH在3-11之间。
有益效果：本发明提供了一种用于污水处理的纳米磁性粒子制备方法，本发明制备的磁纳米粒子具有以下优势：1.本发明制备的纳米磁性粒子具有亲水、疏水的双重结构，既能在水溶液中保持良好的而分散性，又对油性污染物具有良好的亲和性，具有易于实现快速清理油滴、除油率高的优点;2.本发明制备的纳米磁性粒子枝接结构稳定，回收洗涤后可多次循环使用，经实测其循环次数可达15-20次。
