本發(fā)明涉及一種fe3o4/cd-g-pani復(fù)合材料用于重金屬吸附的方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程向土壤、地表水和地下水體系中排放了一系列有毒有害的重金屬離子，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。銅(cu)和鋅(zn)作為常見(jiàn)的二價(jià)重金屬離子，在冶金、電解、電鍍、油漆、機(jī)械、陶瓷和電子等行業(yè)都有著非常廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)無(wú)可避免地釋放到環(huán)境中，通過(guò)生物鏈的食物富集作用最終進(jìn)入人體體內(nèi)，造成嚴(yán)重的健康危害。按照環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，為了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生物體的健康，必須采取有效的方法對(duì)工業(yè)廢水中cu和zn的濃度進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證排放的水體中其濃度達(dá)到環(huán)境要求。

迄今為止，一系列的物理化學(xué)方法和技術(shù)被應(yīng)用于去除工業(yè)廢水中的重金屬離子cu，包括絮凝、吸附、膜分離法和生物處理法等。吸附法對(duì)廢水中重金屬的去除及稀有貴金屬的回收，具有高效、經(jīng)濟(jì)、選擇性好的優(yōu)點(diǎn)，特別是處理傳統(tǒng)方法不能處理的低濃度重金屬?gòu)U水具有獨(dú)特的價(jià)值，因此是一種應(yīng)用前景很廣闊的重金屬處理技術(shù)。國(guó)內(nèi)外研究者系統(tǒng)探討了礦物、鈦酸鹽納米管和多壁碳納米管等對(duì)重金屬離子cu和zn的去除性能。但是，上述材料在吸附之后很難從水溶液中分離出來(lái)，從而限制了在水體凈化修復(fù)中的應(yīng)用前景。

磁性材料具有良好的飽和磁強(qiáng)度，可以很容易地借助磁鐵達(dá)到從水溶液中分離的效果。其中，磁鐵礦(fe3o4)顆粒作為一種高磁性的納米材料得到了環(huán)境保護(hù)研究人員的青睞，被廣泛應(yīng)用于去除各種污染水體中的重金屬離子。但是值得注意的是，單純的fe3o4納米顆粒容易在空氣中被氧化，而且在水溶液中很容易團(tuán)聚，阻礙了這一材料的實(shí)際應(yīng)用。為了克服上述缺陷，人們嘗試將殼聚糖和聚丙烯酸等天然有機(jī)物引入到fe3o4顆粒表面作為保護(hù)劑，從而制備出新型穩(wěn)定的核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，同時(shí)兼顧內(nèi)核fe3o4納米顆粒的磁分離性能和外殼有機(jī)物的多官能團(tuán)特性，展現(xiàn)出對(duì)重金屬離子良好的去除性能。

相關(guān)研究表明，環(huán)糊精(cd)具有大量的含氧功能團(tuán)，吸附能力強(qiáng)；聚苯胺(pani)具有大量的含氮功能團(tuán)，吸附能力也很強(qiáng)，采用接枝技術(shù)將cd和pani結(jié)合形成cd-g-pani復(fù)合物，實(shí)現(xiàn)含氧和含氮功能團(tuán)的耦合，提高吸附能力及對(duì)重金屬的凈化效果。此外，cd-g-pani相對(duì)于ha單獨(dú)的cd和pani來(lái)說(shuō)具有更高的表面位點(diǎn)濃度，表明前者可以提供更多的活性位點(diǎn)用于重金屬離子的絡(luò)合。從理論上來(lái)說(shuō)，fe3o4/cd-g-pani會(huì)呈現(xiàn)更優(yōu)良的吸附性能?；谖覀兊恼{(diào)研，目前尚沒(méi)有fe3o4/cd-g-pani用于環(huán)境污染治理方面的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種fe3o4/cd-g-pani復(fù)合材料用于重金屬吸附的方法，成本低廉環(huán)保，重復(fù)利用率高，同時(shí)對(duì)于含銅和含鋅城市污水的凈化效率高。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種fe3o4/cd-g-pani復(fù)合材料用于重金屬吸附的方法，其特征在于：包括以下步驟：

第一步，將fe3o4/cd-g-pani復(fù)合材料的懸浮液和nano3溶液提前混合預(yù)平衡24小時(shí)，然后加入重金屬離子廢水中，使得各組分的濃度達(dá)到預(yù)設(shè)值；

第二步，通過(guò)向混合溶液中滴加痕量濃度0.01mol/l的hno3或naoh溶液，借助梅特勒酸度計(jì)調(diào)節(jié)ph到所需的數(shù)值；

第三步，然后機(jī)械攪拌24小時(shí)使得吸附反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

第四步，采用簡(jiǎn)單的磁分離方法進(jìn)行固液分離得到上清液和固體部分；

第五步，所得的固體部分用0.001mol/l的hcl溶液和高純水進(jìn)行反復(fù)淋洗，直到淋出液中檢測(cè)不到cu或zn為止；

第六步，收集剩余的fe3o4/cd-g-pani膠體置于烘箱中，在60℃溫度條件下烘干后進(jìn)行下一輪的吸附/解吸作業(yè)，一直進(jìn)行8次，實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

本發(fā)明利用fe3o4/cd-g-pani復(fù)合材料的特性，其對(duì)重金屬離子cu和zn都具有較好的去除性能。制備fe3o4/cd-g-pani成本非常低，而且采用簡(jiǎn)單的化學(xué)共沉淀手段就可以批量制備，這種優(yōu)勢(shì)大大降低了復(fù)合材料的制備成本。此外，fe3o4/cd-g-pani在很寬泛的ph范圍內(nèi)都保持良好的穩(wěn)定性。對(duì)cu和zn吸附之后，通過(guò)磁鐵就可以對(duì)材料進(jìn)行非常簡(jiǎn)便的磁分離，解決了傳統(tǒng)材料難以分離或者需要消耗大量能源進(jìn)行分離的難題。分離后的固體經(jīng)過(guò)鹽酸溶液浸泡這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的處理以后即可將吸附在材料表面的cu和zn解吸下來(lái)，進(jìn)而可以多次利用，具有非常良好的循環(huán)利用性能，并且可以實(shí)現(xiàn)從混合廢液中有效去除cu和zn?？紤]到上述一系列優(yōu)勢(shì)，fe3o4/cd-g-pani有望作為廉價(jià)、環(huán)保和高效的吸附劑用于對(duì)實(shí)際含銅和含鋅城市污水的凈化處理。

本發(fā)明中環(huán)糊精(cd)大量的含氧功能團(tuán)，吸附能力強(qiáng)；聚苯胺(pani)大量的含氮功能團(tuán)，吸附能力強(qiáng)，采用接枝技術(shù)將兩者結(jié)合，實(shí)現(xiàn)含氧和含氮功能團(tuán)的耦合，提高吸附能力，及對(duì)重金屬的凈化效果。

由上可知，本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，成本低廉環(huán)保，重復(fù)利用率高，同時(shí)對(duì)于含銅和含鋅城市污水的凈化效率高。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明涉及一種fe3o4/cd-g-pani復(fù)合材料用于重金屬吸附的方法，其特征在于：包括以下步驟：

第一步，將fe3o4/cd-g-pani復(fù)合材料的懸浮液和nano3溶液提前混合預(yù)平衡24小時(shí)，然后加入重金屬離子廢水中，使得各組分的濃度達(dá)到預(yù)設(shè)值。

第二步，通過(guò)向混合溶液中滴加痕量的濃度0.01mol/l的hno3或naoh溶液，借助梅特勒酸度計(jì)調(diào)節(jié)ph到所需的數(shù)值，其中ph數(shù)值在2-11，優(yōu)選為7-10；當(dāng)ph從2.0上升到7.0時(shí)，zn的吸附率從～30％快速升高到～90％；在ph7-10的范圍內(nèi)吸附保持穩(wěn)定；而在ph>10時(shí)，zn的吸附又開(kāi)始逐漸下降，從ph10.0的90％下降到ph12.0附近的75％；

第三步，然后機(jī)械攪拌24小時(shí)使得吸附反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

第四步，采用簡(jiǎn)單的磁分離方法進(jìn)行固液分離得到上清液和固體部分。

第五步，所得的固體部分用0.001mol/l的hcl溶液和高純水進(jìn)行反復(fù)淋洗，直到淋出液中檢測(cè)不到cu或zn為止；

第六步，收集剩余的fe3o4/cd-g-pani膠體置于烘箱中，在60℃溫度條件下烘干后進(jìn)行下一輪的吸附/解吸作業(yè)，一直進(jìn)行8次，實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，節(jié)約整體的成本。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。