廢水處理設(shè)施:本發(fā)明公開了一種制備污水處理用磁性雜化微球吸附材料的方法，將硝酸鐵和硝酸鈷溶于去離子水中，加入改性凹凸棒土雜化微球，攪拌混勻，升溫回流反應(yīng)，離心、洗滌、烘干得改性凹凸棒土?四氧二鐵酸鈷磁性雜化微球;將2?甲基咪唑和中空氧化鋅微球加入甲醇中，攪拌混合溶解反應(yīng)，離心分離、洗滌，干燥得氧化鋅復(fù)合微球;向納米四氧化三鐵中加入十六烷基三甲基溴化銨、超純水、無水乙醇、氨水，超聲分散后，滴加鈦酸四丁酯超聲，添加葵花粉磁力攪拌，磁場分離后清洗，分散到丙酮中，加熱回流攪拌，磁場分離，醇洗后干燥，在管式爐中升溫處理，降溫后與改性凹凸棒土?四氧二鐵酸鈷磁性雜化微球、氧化鋅復(fù)合微球混合球磨，得到磁性雜化微球吸附材料。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種制備污水處理用磁性雜化微球吸附材料的方法，其特征在于，包括如下步驟，下述原料按重量份計：

　　(1)改性凹凸棒土-四氧二鐵酸鈷磁性雜化微球的制備：

　　將7-9份硝酸鐵和2-4份硝酸鈷溶于300-400份去離子水中，加入3-4份改性凹凸棒土雜化微球，攪拌混合均勻，調(diào)節(jié)pH為11-12，升溫至70-80℃回流反應(yīng)3-4h，離心、洗滌、烘干得改性凹凸棒土-四氧二鐵酸鈷磁性雜化微球;

　　氧化鋅復(fù)合微球的制備：

　　將4-6份2-甲基咪唑和2-3份中空氧化鋅微球加入40-50份甲醇中，攪拌混合溶解，在60-65℃下恒溫反應(yīng)5-6h，離心分離、用甲醇洗滌3-5次，在60-65℃下真空干燥5-6h得氧化鋅復(fù)合微球;

　　(3)磁性雜化微球吸附材料的制備：

　　向0.1-0.2份納米四氧化三鐵中加入1.8-3.6份十六烷基三甲基溴化銨、400-500份超純水、290-360份無水乙醇、5-6份氨水，超聲分散后，滴加2.2-2.4份鈦酸四丁酯超聲10-20min，再添加6-9份葵花粉磁力攪拌5-6h，磁場分離后清洗，分散到47-60份丙酮中，在80-90℃下加熱回流攪拌4-8h，磁場分離，醇洗3-5次后在60-70℃下真空干燥，放入200-210℃管式爐中處理20-30min，再升溫至500-510℃處理50-60min，降溫后與(1)、(2)中所得物料混合球磨，得到磁性雜化微球吸附材料。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備污水處理用磁性雜化微球吸附材料的方法，其特征在于，步驟(1)中改性凹凸棒土雜化微球的制備：

　　將4-6份聚醚砜1:8-9溶解在N,N-二甲基溴化銨中，加入3-4份酸熱活化改性處理的凹凸棒土，充分攪拌后，滴加到蒸餾水中，水洗后再用乙醇浸泡清洗，烘干得改性凹凸棒土雜化微球。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備污水處理用磁性雜化微球吸附材料的方法，其特征在于，步驟(3)中升溫速率為4-6℃/min。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備污水處理用磁性雜化微球吸附材料的方法，其特征在于，酸熱活化改性處理凹凸棒土：向3-4份凹凸棒土中加入2mol/L的鹽酸，活化1-2h后，抽濾、水洗至中性，置于600-610℃馬弗爐中煅燒2-3h，冷卻，研磨粉碎過100目篩，得到酸熱活化改性處理的凹凸棒土。

　　廢水處理設(shè)施:說明書

　　一種制備污水處理用磁性雜化微球吸附材料的方法

　　廢水處理設(shè)施:技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種制備污水處理用磁性雜化微球吸附材料的方法。

　　廢水處理設(shè)施:背景技術(shù)

　　雙酚A是一種人工合成的二苯基甲烷衍生物類有機物，是世界上生產(chǎn)量最高的化學(xué)品之一，主要用于制造聚碳酸酯塑料。它常在自然水體中被檢出，對水生生物具有急性毒性，且作為一種內(nèi)分泌干擾物，其對男性生殖功能有不良影響，能夠破壞人體甲狀腺功能，會引起代謝功能相關(guān)的疾病和心血管疾病等。目前對于含內(nèi)分泌干擾物污水的處理方法主要有吸附分離法、膜分離法、高級氧化法和生物降解法相對于其他水處理技術(shù)，吸附法有著去除率高、價格低廉、設(shè)計簡單、操作容易等優(yōu)點。

　　凹凸棒土是一種天然纖維狀、水合硅酸鋁鎂類黏土礦物，常作為吸附劑用于吸附染料、重金屬和環(huán)境有機毒素等。目前，國內(nèi)外對凹凸棒土作為吸附劑的研宄尚存不足和難點：研究人員對于凹凸棒的研宄大都是粉末狀，粉末狀吸附劑雖然吸附效果好，但是難以回收再利用;改性方法和吸附對象過于單一;應(yīng)用凹凸棒對環(huán)境有機毒素進行吸附的研究較少;對于機理的研宄不夠深入;對于吸附后廢棄物處理的研宄較少，實際應(yīng)用中容易再次進入環(huán)境造成二次污染。

　　廢水處理設(shè)施:發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的問題，提供了一種制備污水處理用磁性雜化微球吸附材料的方法，依照該方法制備的磁性雜化微球吸附材料對污水中重金屬離子、雙酚A、鈾(VI)的吸附去除效果高。

　　本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

　　一種制備污水處理用磁性雜化微球吸附材料的方法，包括如下步驟，下述原料按重量份計：

　　(1)改性凹凸棒土-四氧二鐵酸鈷磁性雜化微球的制備：

　　將7-9份硝酸鐵和2-4份硝酸鈷溶于300-400份去離子水中，加入3-4份改性凹凸棒土雜化微球，攪拌混合均勻，調(diào)節(jié)pH為11-12，升溫至70-80℃回流反應(yīng)3-4h，離心、洗滌、烘干得改性凹凸棒土-四氧二鐵酸鈷磁性雜化微球;

　　熱活化改性凹凸棒土添加顯著地降低了污水中重金屬離子Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+的含量，其吸附性能提升;以酸熱改性凹凸棒土和聚醚砜為原料，制備了改性凹凸棒土雜化微球，摻雜后的雜化微球?qū)﹄p酚A的吸附量得到提升，雜化微球?qū)﹄p酚A的吸附去除率高;在改性凹凸棒土雜化微球表面負載四氧二鐵酸鈷磁性顆粒，所得磁性雜化微球?qū)﹄p酚A和鈾的吸附作用是凹凸棒土和四氧二鐵酸鈷對雙酚A和鈾的吸附作用的結(jié)合;

　　(2)氧化鋅復(fù)合微球的制備：

　　將4-6份2-甲基咪唑和2-3份中空氧化鋅微球加入40-50份甲醇中，攪拌混合溶解，在60-65℃下恒溫反應(yīng)5-6h，離心分離、用甲醇洗滌3-5次，在60-65℃下真空干燥5-6h得氧化鋅復(fù)合微球;

　　利用氧化鋅誘導(dǎo)制備了氧化鋅復(fù)合微球，分散性好，可將其用于污水中鈾的去除，吸附機理可能與鈾酰離子與復(fù)合材料之間的配位作用和氫鍵作用相關(guān);

　　(3)磁性雜化微球吸附材料的制備：

　　向0.1-0.2份納米四氧化三鐵中加入1.8-3.6份十六烷基三甲基溴化銨、400-500份超純水、290-360份無水乙醇、5-6份氨水，超聲分散后，滴加2.2-2.4份鈦酸四丁酯超聲10-20min，再添加6-9份葵花粉磁力攪拌5-6h，磁場分離后清洗，分散到47-60份丙酮中，在80-90℃下加熱回流攪拌4-8h，磁場分離，醇洗3-5次后在60-70℃下真空干燥，放入200-210℃管式爐中處理20-30min，再升溫至500-510℃處理50-60min，降溫后與(1)、(2)中所得物料混合球磨，得到磁性雜化微球吸附材料;

　　采用十六烷基三甲基溴化銨、超純水、無水乙醇、氨水對納米四氧化三鐵表面進行改性，將葵花粉通過溶膠凝膠法與二氧化鈦顆粒、納米四氧化三鐵進行復(fù)合，制備了磁性二氧化鈦-葵花粉吸附材料，再將其與所得改性凹凸棒土-四氧二鐵酸鈷磁性雜化微球、氧化鋅復(fù)合微球混合球磨，得到磁性雜化微球吸附材料;對雙酚A的吸附量高，主要是分子中苯環(huán)以π-π共軛方式與吸附劑表面苯基發(fā)生作用增強吸附性能;對鈾的吸附容量和去除率高。

　　進一步的，步驟(1)中改性凹凸棒土雜化微球的制備：將4-6份聚醚砜1:8-9溶解在N,N-二甲基溴化銨中，加入3-4份酸熱活化改性處理的凹凸棒土，充分攪拌后，滴加到蒸餾水中，水洗后再用乙醇浸泡清洗，烘干得改性凹凸棒土雜化微球;

　　酸熱活化改性處理凹凸棒土：向3-4份凹凸棒土中加入2mol/L的鹽酸，活化1-2h后，抽濾、水洗至中性，置于600-610℃馬弗爐中煅燒2-3h，冷卻，研磨粉碎過100目篩，得到酸熱活化改性處理的凹凸棒土。

　　進一步的，步驟(3)中升溫速率為4-6℃/min。

　　本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

　　(1)熱活化改性凹凸棒土添加顯著地降低了污水中重金屬離子Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+的含量，其吸附性能提升;以酸熱改性凹凸棒土和聚醚砜為原料，制備了改性凹凸棒土雜化微球，摻雜后的雜化微球?qū)﹄p酚A的吸附量得到提升，雜化微球?qū)﹄p酚A的吸附去除率高，該雜化微球可作為吸附劑在污水處理中具有潛在應(yīng)用價值;

　　在改性凹凸棒土雜化微球表面負載四氧二鐵酸鈷磁性顆粒，所得磁性雜化微球?qū)﹄p酚A和鈾(VI)的吸附作用是凹凸棒土和四氧二鐵酸鈷對雙酚A和鈾(VI)的吸附作用的結(jié)合，在外加磁場的情況下，磁性雜化微球能快速固液分離;

　　(2)利用氧化鋅誘導(dǎo)制備分散性好的氧化鋅復(fù)合微球，可將其用于污水中鈾的去除，吸附機理可能與鈾酰離子與復(fù)合材料之間的配位作用和氫鍵作用相關(guān)。

　　(3)采用十六烷基三甲基溴化銨、超純水、無水乙醇、氨水對納米四氧化三鐵表面進行改性，將葵花粉通過溶膠凝膠法與二氧化鈦顆粒、納米四氧化三鐵進行復(fù)合，制備了磁性二氧化鈦-葵花粉吸附材料，再將其與所得改性凹凸棒土-四氧二鐵酸鈷磁性雜化微球、氧化鋅復(fù)合微球混合球磨，得到磁性雜化微球吸附材料;對雙酚A的吸附量高，主要是分子中苯環(huán)以π-π共軛方式與吸附劑表面苯基發(fā)生作用增強吸附性能;對鈾(VI)的吸附容量、去除率高。

　　具體實施方式

　　實施例1

　　一種制備污水處理用磁性雜化微球吸附材料的方法，其特征在于，包括如下步驟，下述原料按重量份計：

　　(1)改性凹凸棒土-四氧二鐵酸鈷磁性雜化微球的制備：

　　將7份硝酸鐵和2份硝酸鈷溶于300份去離子水中，加入3份改性凹凸棒土雜化微球，攪拌混合均勻，調(diào)節(jié)pH為11，升溫至70℃回流反應(yīng)3h，離心、洗滌、烘干得改性凹凸棒土-四氧二鐵酸鈷磁性雜化微球;

　　其中，改性凹凸棒土雜化微球的制備：將4份聚醚砜1:8溶解在N,N-二甲基溴化銨中，加入3份酸熱活化改性處理的凹凸棒土，充分攪拌后，滴加到蒸餾水中，水洗后再用乙醇浸泡清洗，烘干得改性凹凸棒土雜化微球;

　　酸熱活化改性處理凹凸棒土：向3份凹凸棒土中加入2mol/L的鹽酸，活化1h后，抽濾、水洗至中性，置于600℃馬弗爐中煅燒3h，冷卻，研磨粉碎過100目篩，得到酸熱活化改性處理的凹凸棒土;

　　(2)氧化鋅復(fù)合微球的制備：

　　將4份2-甲基咪唑和2份中空氧化鋅微球加入40份甲醇中，攪拌混合溶解，在60℃下恒溫反應(yīng)6h，離心分離、用甲醇洗滌3次，在60℃下真空干燥6h得氧化鋅復(fù)合微球;

　　(3)磁性雜化微球吸附材料的制備：

　　向0.1份納米四氧化三鐵中加入1.8份十六烷基三甲基溴化銨、400份超純水、290份無水乙醇、5份氨水，超聲分散后，滴加2.2份鈦酸四丁酯超聲10min，再添加6份葵花粉磁力攪拌5h，磁場分離后清洗，分散到47份丙酮中，在80℃下加熱回流攪拌8h，磁場分離，醇洗3次后在60℃下真空干燥，放入200℃管式爐中處理30min，再升溫至500℃處理60min，降溫后與(1)、(2)中所得物料混合球磨，得到磁性雜化微球吸附材料;

　　其中，升溫速率為4℃/min。

　　實施例2

　　一種制備污水處理用磁性雜化微球吸附材料的方法，其特征在于，包括如下步驟，下述原料按重量份計：

　　(1)改性凹凸棒土-四氧二鐵酸鈷磁性雜化微球的制備：

　　將9份硝酸鐵和4份硝酸鈷溶于400份去離子水中，加入4份改性凹凸棒土雜化微球，攪拌混合均勻，調(diào)節(jié)pH為12，升溫至80℃回流反應(yīng)3h，離心、洗滌、烘干得改性凹凸棒土-四氧二鐵酸鈷磁性雜化微球;

　　其中，改性凹凸棒土雜化微球的制備：將6份聚醚砜1:9溶解在N,N-二甲基溴化銨中，加入4份酸熱活化改性處理的凹凸棒土，充分攪拌后，滴加到蒸餾水中，水洗后再用乙醇浸泡清洗，烘干得改性凹凸棒土雜化微球;

　　酸熱活化改性處理凹凸棒土：向4份凹凸棒土中加入2mol/L的鹽酸，活化2h后，抽濾、水洗至中性，置于610℃馬弗爐中煅燒2h，冷卻，研磨粉碎過100目篩，得到酸熱活化改性處理的凹凸棒土;

　　(2)氧化鋅復(fù)合微球的制備：

　　將6份2-甲基咪唑和3份中空氧化鋅微球加入50份甲醇中，攪拌混合溶解，在65℃下恒溫反應(yīng)5h，離心分離、用甲醇洗滌5次，在65℃下真空干燥5h得氧化鋅復(fù)合微球;

　　(3)磁性雜化微球吸附材料的制備：

　　向0.2份納米四氧化三鐵中加入3.6份十六烷基三甲基溴化銨、500份超純水、360份無水乙醇、6份氨水，超聲分散后，滴加2.4份鈦酸四丁酯超聲20min，再添加9份葵花粉磁力攪拌6h，磁場分離后清洗，分散到60份丙酮中，在90℃下加熱回流攪拌4h，磁場分離，醇洗5次后在70℃下真空干燥，放入210℃管式爐中處理20min，再升溫至510℃處理50min，降溫后與(1)、(2)中所得物料混合球磨，得到磁性雜化微球吸附材料;

　　其中，升溫速率為6℃/min。

　　為了對比本發(fā)明制備的磁性雜化微球吸附材料的性能，對上述實施例1、實施例2方法對應(yīng)制得的磁性雜化微球吸附材料，按照行業(yè)標準進行性能檢測，具體對比數(shù)據(jù)如下表1所示：

　　實驗所用污水的初始重金屬離子濃度為50mg/L，初始雙酚A濃度為50mg/L，初始鈾(VI)的濃度為50mg/L，復(fù)合吸附材料的投加量為5g/L，在室溫下振蕩充分反應(yīng)后，測量剩余污染物的濃度，計算吸附去除效率;

　　表1

 

　　按照本發(fā)明實施例的方法制備的磁性雜化微球吸附材料對污水中的重金屬離子、雙酚A、鈾(VI)的吸附去除能力強，對污水中Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+的吸附去除率均達到為98%以上。