本发明涉及一种fe3o4/cd-g-pani复合材料用于重金属吸附的方法。
背景技术：
随着经济的发展，各种工农业生产过程向土壤、地表水和地下水体系中排放了一系列有毒有害的重金属离子，造成了严重的环境污染。铜(cu)和锌(zn)作为常见的二价重金属离子，在冶金、电解、电镀、油漆、机械、陶瓷和电子等行业都有着非常广泛的应用。在应用过程中会无可避免地释放到环境中，通过生物链的食物富集作用最终进入人体体内，造成严重的健康危害。按照环境质量标准，为了生态系统的稳定性和生物体的健康，必须采取有效的方法对工业废水中cu和zn的浓度进行严格控制，保证排放的水体中其浓度达到环境要求。
迄今为止，一系列的物理化学方法和技术被应用于去除工业废水中的重金属离子cu，包括絮凝、吸附、膜分离法和生物处理法等。吸附法对废水中重金属的去除及稀有贵金属的回收，具有高效、经济、选择性好的优点，特别是处理传统方法不能处理的低浓度重金属废水具有独特的价值，因此是一种应用前景很广阔的重金属处理技术。国内外研究者系统探讨了矿物、钛酸盐纳米管和多壁碳纳米管等对重金属离子cu和zn的去除性能。但是，上述材料在吸附之后很难从水溶液中分离出来，从而限制了在水体净化修复中的应用前景。
磁性材料具有良好的饱和磁强度，可以很容易地借助磁铁达到从水溶液中分离的效果。其中，磁铁矿(fe3o4)颗粒作为一种高磁性的纳米材料得到了环境保护研究人员的青睐，被广泛应用于去除各种污染水体中的重金属离子。但是值得注意的是，单纯的fe3o4纳米颗粒容易在空气中被氧化，而且在水溶液中很容易团聚，阻碍了这一材料的实际应用。为了克服上述缺陷，人们尝试将壳聚糖和聚丙烯酸等天然有机物引入到fe3o4颗粒表面作为保护剂，从而制备出新型稳定的核壳结构复合材料，同时兼顾内核fe3o4纳米颗粒的磁分离性能和外壳有机物的多官能团特性，展现出对重金属离子良好的去除性能。
相关研究表明，环糊精(cd)具有大量的含氧功能团，吸附能力强；聚苯胺(pani)具有大量的含氮功能团，吸附能力也很强，采用接枝技术将cd和pani结合形成cd-g-pani复合物，实现含氧和含氮功能团的耦合，提高吸附能力及对重金属的净化效果。此外，cd-g-pani相对于ha单独的cd和pani来说具有更高的表面位点浓度，表明前者可以提供更多的活性位点用于重金属离子的络合。从理论上来说，fe3o4/cd-g-pani会呈现更优良的吸附性能。基于我们的调研，目前尚没有fe3o4/cd-g-pani用于环境污染治理方面的研究。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种fe3o4/cd-g-pani复合材料用于重金属吸附的方法，成本低廉环保，重复利用率高，同时对于含铜和含锌城市污水的净化效率高。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种fe3o4/cd-g-pani复合材料用于重金属吸附的方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，将fe3o4/cd-g-pani复合材料的悬浮液和nano3溶液提前混合预平衡24小时，然后加入重金属离子废水中，使得各组分的浓度达到预设值；
第二步，通过向混合溶液中滴加痕量浓度0.01mol/l的hno3或naoh溶液，借助梅特勒酸度计调节ph到所需的数值；
第三步，然后机械搅拌24小时使得吸附反应达到平衡状态；
第四步，采用简单的磁分离方法进行固液分离得到上清液和固体部分；
第五步，所得的固体部分用0.001mol/l的hcl溶液和高纯水进行反复淋洗，直到淋出液中检测不到cu或zn为止；
第六步，收集剩余的fe3o4/cd-g-pani胶体置于烘箱中，在60℃温度条件下烘干后进行下一轮的吸附/解吸作业，一直进行8次，实现重复利用。
与现有技术相比本发明所达到的有益效果是：
本发明利用fe3o4/cd-g-pani复合材料的特性，其对重金属离子cu和zn都具有较好的去除性能。制备fe3o4/cd-g-pani成本非常低，而且采用简单的化学共沉淀手段就可以批量制备，这种优势大大降低了复合材料的制备成本。此外，fe3o4/cd-g-pani在很宽泛的ph范围内都保持良好的稳定性。对cu和zn吸附之后，通过磁铁就可以对材料进行非常简便的磁分离，解决了传统材料难以分离或者需要消耗大量能源进行分离的难题。分离后的固体经过盐酸溶液浸泡这样一个简单的处理以后即可将吸附在材料表面的cu和zn解吸下来，进而可以多次利用，具有非常良好的循环利用性能，并且可以实现从混合废液中有效去除cu和zn。考虑到上述一系列优势，fe3o4/cd-g-pani有望作为廉价、环保和高效的吸附剂用于对实际含铜和含锌城市污水的净化处理。
本发明中环糊精(cd)大量的含氧功能团，吸附能力强；聚苯胺(pani)大量的含氮功能团，吸附能力强，采用接枝技术将两者结合，实现含氧和含氮功能团的耦合，提高吸附能力，及对重金属的净化效果。
由上可知，本发明能够解决现有技术中存在的不足之处，成本低廉环保，重复利用率高，同时对于含铜和含锌城市污水的净化效率高。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明涉及一种fe3o4/cd-g-pani复合材料用于重金属吸附的方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，将fe3o4/cd-g-pani复合材料的悬浮液和nano3溶液提前混合预平衡24小时，然后加入重金属离子废水中，使得各组分的浓度达到预设值。
第二步，通过向混合溶液中滴加痕量的浓度0.01mol/l的hno3或naoh溶液，借助梅特勒酸度计调节ph到所需的数值，其中ph数值在2-11，优选为7-10；当ph从2.0上升到7.0时，zn的吸附率从～30％快速升高到～90％；在ph7-10的范围内吸附保持稳定；而在ph>10时，zn的吸附又开始逐渐下降，从ph10.0的90％下降到ph12.0附近的75％；
第三步，然后机械搅拌24小时使得吸附反应达到平衡状态；
第四步，采用简单的磁分离方法进行固液分离得到上清液和固体部分。
第五步，所得的固体部分用0.001mol/l的hcl溶液和高纯水进行反复淋洗，直到淋出液中检测不到cu或zn为止；
第六步，收集剩余的fe3o4/cd-g-pani胶体置于烘箱中，在60℃温度条件下烘干后进行下一轮的吸附/解吸作业，一直进行8次，实现重复利用，节约整体的成本。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。