本发明属于吸附材料技术领域，具体涉及一种包覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物的制备方法及应用。
背景技术：
近年来，随着工业技术的发展，城市现代化水平的快速提高和人类扩张速度的急剧增加，在满足当今社会需求的同时，已经造成了很严重的环境污染问题。各种有机污染物、无机污染物和病毒等，不断地大量地被引入到水环境中，已经对包括人类在内的所有生物造成了严重的威胁，因此对各类污染水体进行必要的深度处理已经刻不容缓。
水环境的污染源主要来自于各种未经处理或仅通过初步处理便排放到江河湖泊之中的工业废水和城市生活污水，其中工业废水危害巨大且处理难度高，需要引起足够的重视。工业废水的形式主要有重金属工业废水和有机污染废水等。在重金属污染中，砷是一种很常见的污染物且毒性大，处理困难。因此，国内外研究者高度重视对于含砷废水的治理。考虑到铁基和铝基氢氧化物对重金属吸附效果好，而环糊精对有机物有包络作用，通过合成包覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物（fa-ecd）作为吸附剂，应用于含砷废水的处理过程中。
技术实现要素：
解决的技术问题：本申请主要是提出一种包覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物的制备方法及应用，解决现有技术中存在成本高、效果差等技术问题。
技术方案：一种包覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物的制备方法，，包括如下步骤：
第一步，采用共沉淀法制备铁铝氢氧化合物：将fecl3溶液和alcl3溶液按照体积比1:1的比例进行混合，放置在55-65℃下水浴加热30-60min，边加热边向混合液中加入naoh并进行磁力搅拌，使溶液ph维持在7.0-7.4，继续搅拌10-30min后，将悬浊液静置4-10h，待共沉淀反应产生的絮状物全部沉淀在烧杯底部后，倒去上清液，将沉淀物至于烘箱中150-170℃下进行烘干，干燥后的固体物质用蒸馏水清洗三遍，然后继续烘干，最后研磨固体物质，制得铁铝氢氧化合物，干燥后备用，所述fecl3溶液、alcl3溶液和naoh溶液浓度均为0.1m；
第二步：按质量比β-环糊精:铁铝氢氧化合物:peg-200:edta:nah2po4=4:1:0.5:5:1.25称取β-环糊精、铁铝氢氧化合物、peg-200、edta和nah2po4，将β-环糊精和铁铝氢氧化合物，溶于0.01mnaoh溶液中，控制质量浓度在0.2-0.3g/ml，然后加入peg-200作为分散剂，超声震荡分散均匀，将分散均匀的混合液至于55-65℃水浴锅中加热搅拌，然后向混合液中加入edta作为交联剂，并加入nah2po4作为催化剂，边升温边搅拌至85-95℃，并在85-95℃下水浴加热搅拌55-65min，然后将溶胶倒入聚四氟乙烯反应釜中，在155-165℃下反应23-25h，反应完全后用蒸馏水和无水乙醇依次洗涤，最后经干燥、研磨得到包覆覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中fecl3溶液和alcl3溶液体积均为500ml。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第二步中β-环糊精质量为4g，铁铝氢氧化合物质量为1g，peg-200质量为0.5g，edta质量为5g，nah2po4质量为1.25g，naoh溶液体积为20ml。
作为本发明的一种优选技术方案：：所述第一步中水浴加热温度为55-65℃，磁力搅拌转速为100-300r/min，搅拌时间为30-60min。
另一方面，本发明还提供了利用本法的方法制成的包覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物在含砷废水处理中的应用。
有益效果：本申请所述一种包覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物的制备方法及应用采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、原材料获取简单，价格低廉，无危险性；
2、该制备方法工艺简单，对含砷废水去除效果好；
3、采用langmuir、bi-langmuir、frendlich和dubinin-radushkevich（d-r）四种等温吸附模型，分别拟合不同温度下的fa-ecd的平衡吸附量与吸附平衡后溶液中剩余的as（ⅲ）浓度之间的关系。由拟合结果显示，bi-langmuir模型相关系数r2最高，由bi-langmuir模型的拟合结果可知，在25-35℃内，fa-ecd对于as（ⅲ）的最大吸附量为12.9045mg/g，且最大吸附量随着温度的上升而增加；
4、fa-ecd吸附as（ⅲ）的pseudo-one和pseudo-second动力学模型拟合结果显示，pseudo-second动力学模型对吸附模型数据的拟合相关性最好，as（ⅲ）的拟合相关系数r2值达到了0.9839，进一步说明了pseudo-second动力学模型拟合效果最好；fa-ecd对as（ⅲ）实际吸附量为8.2316mg/g，去除率达到了82.3%。
附图说明：
图1为本申请包覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物的制备工艺流程图示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，一种包覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物的制备方法，包括如下步骤：
第一步，采用共沉淀法制备铁铝氢氧化合物：将0.1mfecl3溶液500ml和0.1malcl3溶液500ml进行混合，放置在55℃下水浴加热30min，边加热边向混合液中加入0.1m的naoh并进行磁力搅拌,磁力搅拌速度为100r/min，使溶液ph维持在7.0，继续搅拌10min后，将悬浊液静置4h，待共沉淀反应产生的絮状物全部沉淀在烧杯底部后，倒去上清液，将沉淀物至于烘箱中150℃下进行烘干，干燥后的固体物质用蒸馏水清洗三遍，然后继续烘干，最后研磨固体物质，制得铁铝氢氧化合物，干燥后备用；
第二步：称取4gβ-环糊精和1g铁铝氢氧化合物，溶于0.01mnaoh溶液20ml中，然后加入0.5gpeg-200作为分散剂，超声震荡分散均匀，将分散均匀的混合液至于55℃水浴锅中加热搅拌，然后向混合液中加入5gedta作为交联剂，并加入1.25gnah2po4作为催化剂，边升温边搅拌至85℃，并在85℃下水浴加热搅拌55min，然后将溶胶倒入聚四氟乙烯反应釜中，在155℃下反应23h，反应完全后用蒸馏水和无水乙醇依次洗涤，最后经干燥、研磨得到包覆覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物。
以制得的包覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物为作为吸附材料，将配制好的砷标准储备液逐级稀释到2、5、10、15、20、25、30和35mg/l的as（ⅲ）。各取50ml加入到一组250ml的锥形瓶中，加入0.1gfa-ecd，调节ph为6.0，分别在25℃、30℃、35℃下以140rpm的转速在恒温水浴振荡器中进行振荡，振荡4h后，取出as（ⅲ）溶液，对溶液进行离心，取上清液测定剩余浓度。采用langmuir、bi-langmuir、frendlich和dubinin-radushkevich（d-r）四种等温吸附模型，分别拟合不同温度下的fa-ecd的平衡吸附量与吸附平衡后溶液中剩余的as（ⅲ）浓度之间的关系。由拟合结果显示，bi-langmuir模型相关系数r2最高，frendlich模型和langmuir模型的r2紧随其后，这三种模型的r2均远远高于d-r模型。由bi-langmuir模型的拟合结果可知，在25-35℃内，fa-ecd对于as（ⅲ）的最大吸附量为12.9mg/g，且最大吸附量随着温度的上升而增加，吸附反应为吸附反应。
实施例2
如图1所示，一种包覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物的制备方法，包括如下步骤：
第一步，采用共沉淀法制备铁铝氢氧化合物：将0.1mfecl3溶液500ml和0.1malcl3溶液500ml进行混合，放置在65℃下水浴加热60min，边加热边向混合液中加入0.1m的naoh并进行磁力搅拌,磁力搅拌速度为300r/min，使溶液ph维持在7.4，继续搅拌30min后，将悬浊液静置10h，待共沉淀反应产生的絮状物全部沉淀在烧杯底部后，倒去上清液，将沉淀物至于烘箱中170℃下进行烘干，干燥后的固体物质用蒸馏水清洗三遍，然后继续烘干，最后研磨固体物质，制得铁铝氢氧化合物，干燥后备用；
第二步：称取4gβ-环糊精和1g铁铝氢氧化合物，溶于0.01mnaoh溶液20ml中，然后加入0.5gpeg-200作为分散剂，超声震荡分散均匀，将分散均匀的混合液至于65℃水浴锅中加热搅拌，然后向混合液中加入5gedta作为交联剂，并加入1.25gnah2po4作为催化剂，边升温边搅拌至95℃，并在95℃下水浴加热搅拌65min，然后将溶胶倒入聚四氟乙烯反应釜中，在165℃下反应25h，反应完全后用蒸馏水和无水乙醇依次洗涤，最后经干燥、研磨得到包覆覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物。
为了对fa-ecd的吸附动力学进行拟合，将准备as（ⅲ）储备液通过稀释得到10mg/l的as（ⅲ）溶液，各取50ml加入到一组250ml的锥形瓶中，加入0.1g的fa-ecd，调节as（ⅲ）溶液ph值为6.0，在30℃下以140rpm的转速对样品进行水浴振荡，分别在10min，30min，60min，120min，180min，240min和300min时取出一瓶样品，；离心后取上清液测定剩余溶液浓度。fa-ecd吸附as（ⅲ）的pseudo-one和pseudo-second动力学模型拟合结果显示，pseudo-second动力学模型对吸附模型数据的拟合相关性最好，as（ⅲ）的拟合相关系数r2值达到了0.983，as（ⅲ）的pseudo-second动力学的χ2值为0.0158远小于udo-one动力学的χ2值0.0475，进一步说明了pseudo-second动力学模型拟合效果最好。fa-ecd对as（ⅲ）实际吸附量为8.22mg/g，去除率达到了82.2%。
实施例3
如图1所示，一种包覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物的制备方法，包括如下步骤：
第一步，采用共沉淀法制备铁铝氢氧化合物：将0.1mfecl3溶液500ml和0.1malcl3溶液500ml进行混合，放置在60℃下水浴加热45min，边加热边向混合液中加入0.1m的naoh并进行磁力搅拌,磁力搅拌速度为200r/min，使溶液ph维持在7.2，继续搅拌20min后，将悬浊液静置7h，待共沉淀反应产生的絮状物全部沉淀在烧杯底部后，倒去上清液，将沉淀物至于烘箱中160℃下进行烘干，干燥后的固体物质用蒸馏水清洗三遍，然后继续烘干，最后研磨固体物质，制得铁铝氢氧化合物，干燥后备用；
第二步：称取4gβ-环糊精和1g铁铝氢氧化合物，溶于0.01mnaoh溶液20ml中，然后加入0.5gpeg-200作为分散剂，超声震荡分散均匀，将分散均匀的混合液至于60℃水浴锅中加热搅拌，然后向混合液中加入5gedta作为交联剂，并加入1.25gnah2po4作为催化剂，边升温边搅拌至90℃，并在90℃下水浴加热搅拌60min，然后将溶胶倒入聚四氟乙烯反应釜中，在160℃下反应24h，反应完全后用蒸馏水和无水乙醇依次洗涤，最后经干燥、研磨得到包覆覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物。
以制得的包覆铁铝氢氧化物的环糊精聚合物为作为吸附材料，将配制好的砷标准储备液逐级稀释到2、5、10、15、20、25、30和35mg/l的as（ⅲ）。各取50ml加入到一组250ml的锥形瓶中，加入0.1gfa-ecd，调节ph为6.0，分别在25℃、30℃、35℃下以140rpm的转速在恒温水浴振荡器中进行振荡，振荡4h后，取出as（ⅲ）溶液，对溶液进行离心，取上清液测定剩余浓度。采用langmuir、bi-langmuir、frendlich和dubinin-radushkevich（d-r）四种等温吸附模型，分别拟合不同温度下的fa-ecd的平衡吸附量与吸附平衡后溶液中剩余的as（ⅲ）浓度之间的关系。由拟合结果显示，bi-langmuir模型相关系数r2最高，frendlich模型和langmuir模型的r2紧随其后，这三种模型的r2均远远高于d-r模型。由bi-langmuir模型的拟合结果可知，在25-35℃内，fa-ecd对于as（ⅲ）的最大吸附量为12.9045mg/g，且最大吸附量随着温度的上升而增加，吸附反应为吸附反应。
为了对fa-ecd的吸附动力学进行拟合，将准备as（ⅲ）储备液通过稀释得到10mg/l的as（ⅲ）溶液，各取50ml加入到一组250ml的锥形瓶中，加入0.1g的fa-ecd，调节as（ⅲ）溶液ph值为6.0，在30℃下以140rpm的转速对样品进行水浴振荡，分别在10min，30min，60min，120min，180min，240min和300min时取出一瓶样品，；离心后取上清液测定剩余溶液浓度。fa-ecd吸附as（ⅲ）的pseudo-one和pseudo-second动力学模型拟合结果显示，pseudo-second动力学模型对吸附模型数据的拟合相关性最好，as（ⅲ）的拟合相关系数r2值达到了0.9839，as（ⅲ）的pseudo-second动力学的χ2值为0.0150远小于udo-one动力学的χ2值0.0475，进一步说明了pseudo-second动力学模型拟合效果最好。fa-ecd对as（ⅲ）实际吸附量为8.2316mg/g，去除率达到了82.3%
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。