分散于20 mL乙醇中，加入2 mL 4-VP与 2 mL PEGMA，超声振荡30 min。将溶有0. 5g PVP-K30的20 mL乙醇溶液倒入三口烧瓶中， 移入油浴锅中加热至80 °C。把超声好的混合单体溶液加入到三口烧瓶中，加入1.0 g的交 联剂季戊四醇三丙烯酸酯和0.2 g的AIBN，在氮气保护的环境下搅拌反应12 h。完成后用 乙醇与去离子水磁析分离清洗若干次，于50°C真空干燥12 h，得到有机包裹磁性纳米吸附 剂。
[0020] 实施例3 有机包裹磁性纳米吸附剂的制备 (1)磁核的制备：快速准确称取2. 2g FeCl3 ·6Η20溶解于65 mL乙二醇中，加入5. 5g 无水醋酸钠于烧杯中混合。混合液用磁力搅拌器进行搅拌，并移入55°C水浴环境中，继续强 力搅拌25min，直至溶质完全溶解形成均一橙色溶液，将该溶液密封于100 mL聚四氟乙烯 反应釜中，用不锈钢外套锁紧，置于200°C反应炉中加热反应8h。取出后在空气中冷却至室 温，移出反应产物，并用无水乙醇和去离子水分别洗涤数次，以除去残留物质。在50°C真空 干燥箱中干燥24 h，得到磁性纳米粒子。
[0021] (2)有机包裹磁性粒子：将0. 25 g Fe3O4分散于18 mL乙醇中，加入I. 5mL 4-VP 与I. 5 mL PEGMA，超声振荡25min。将溶有0. 4g PVP-K30的15 mL乙醇溶液倒入三口烧瓶 中，移入油浴锅中加热至75°C。把超声好的混合单体溶液加入到三口烧瓶中，加入0. 8 g的 交联剂季戊四醇三丙烯酸酯和0.15 g的AIBN，在氮气保护的环境下搅拌反应11 h。完成 后用乙醇与去离子水磁析分离清洗若干次，于50°C真空干燥12 h，得到有机包裹磁性纳米 吸附剂。
[0022] 有机包裹磁性纳米吸附剂形貌表征 采用扫描电子显微镜观察得到有机包裹磁性纳米吸附剂的粒径及整体形貌。图1是磁 性纳米粒子的扫描电镜放大20 000倍图。电镜图显示，合成的磁性纳米粒子分散性好，粒 径分布均一，形貌为实心球体。
[0023] 有机包裹磁性纳米吸附剂XRD表征 采用X射线粉末衍射来测定有机包裹磁性纳米吸附剂的晶体结构和物相结构。结果如 图2,其在10-90°范围内出现了多个不同强度的晶体衍射峰，其具有良好的结晶性。对不 同的衍射峰同JCPDS的标准图谱作对比，可得，吸附剂为尖晶石结构。而且有机包覆后，磁 性粒子晶体结构并未发生改变。
[0024] pH对有机包裹磁性纳米吸附剂吸附性能的影响 考察了 pH在3. 0-7. 5条件下吸附剂对Cu(II)吸附性能的影响，采用火焰原子吸收法 (FAAS)测得其吸收率。图3为pH对有机包裹磁性纳米吸附剂吸附Cu (II)性能的影响。其 初始Cu(II)的离子浓度：2 mg/L ;ρΗ :3· 0~7· 5 ;吸附剂用量：5 mg ;超声时间：30 min ;试 样体积：20 mL ;温度：25°C。
[0025] 应用例 实际水样中Cu(II)的萃取富集与测定 用洗净的容器于福州大学新区行政北楼前池塘取水样I L，立即将其过滤保存备用。取 50 mL过滤好的水样，利用缓冲液将其pH值调节至7. 0,在最佳样品吸附条件下萃取富集， 再用2 mL 0. 6 mol/L的盐酸溶液洗脱被吸附的离子，用FAAS测定洗脱液中的Cu(II)。同 时，本文还通过加标的方法对水样进行了测试，实验方法与未加标实验相同，加标量分别为 100 yg/L、200 yg/L，各法均平行富集测定三次。结果如表1所示。实验结果表明，用该 方法测得湖水的Cu (II)的浓度为10. 4 μ g/L。国家地表水环境质量标准中规定一级地表 水的Cu(II)浓度上限值为10 μ g/L，故所采集测试的湖水Cu(II)浓度略高于国家一类地 表水标准，符合二级地表水标准。对实际水样的测定和加标实验测得Cu(II)离子回收率在 97.0-101.0 %之间。采用同样的方法对福州大学自来水进行萃取富集与测定，结果如表2 所示，表明该方法对水样的分析可靠可行，结果令人满意。
[0026] 表1湖水中Cu(II)含量的测定结果
【主权项】
1. 一种有机包裹的磁性纳米吸附剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 磁性纳米粒子的制备； (2) 有机包裹的磁性纳米粒子的制备。
2. 根据权利要求1所述的有机包裹的磁性纳米吸附剂的制备方法，其特征在于：具体 步骤如下： (1) 快速准确称取2.0~2.5 g FeCl3*6H20,并溶解于60~70 mL乙二醇中，加入5.0~6.0 g无水醋酸钠，磁力搅拌均勾，50~60 °C水浴环境中，继续强力搅拌20~30 min，直至溶质完全 溶解，190~210 °C反应6~10 h，冷却至室温，用无水乙醇和去离子水分别洗绦数次，50 °C干燥 24 h，制得磁性纳米粒子； (2) 将0. 2~0. 3 g磁性纳米粒子分散于15~20 mL乙醇中，加入1~2 mL 4-乙烯基吡啶 与]-2 mL聚乙二醇甲基丙稀酸醋，超声振荡20~30 min ; 将0. 3~0. 5g聚乙烯吡咯烷酮-K30溶解于10~20 mL乙醇中，加热至70~80°C，加入超 声好的混合单体溶液、0. 5~1.0 g季戊四醇三丙烯酸酯和0. 1~0.2 g AIBN，在氮气保护下搅 拌反应1〇~12 h，用乙醇与去离子水磁析分离清洗，50°C真空干燥12 h，得到有机包裹的磁 性纳米粒子，即所述的有机包裹的磁性纳米吸附剂。
3. -种如权利要求1所述的方法制得的有机包裹的磁性纳米吸附剂，其特征在于：吸 附剂的粒径为270~290 nm〇
4. 一种如权利要求1所述的方法制得的有机包裹的磁性纳米吸附剂的应用，其特征在 于：所述的吸附剂用于环境水样中痕量Cu(II)的富集预处理。
【专利摘要】本发明公开了一种有机包裹的磁性纳米吸附剂及其制备方法和应用，属于吸附材料制备领域。采用分散聚合方法，以聚乙二醇甲基丙烯酸酯和4-乙烯基吡啶为单体，四氧化三铁为磁核，在交联剂季戊四醇三丙烯酸酯的作用下引入功能基团，合成一种固相萃取材料，其粒径分布均匀，晶体结晶性好，而且具有很好吸附性能，键合牢固、性质稳定，重现性好，富集倍数较大，可以在较宽的pH范围内使用，适用于环境水样中痕量Cu(II)的富集预处理。
【IPC分类】C02F1-28, B01J20-30, B01J20-28, C08F226-06, C08F290-06, B01J20-26
【公开号】CN104525156
【申请号】CN201510000987
【发明人】吕海霞, 王晓明, 谢增鸿
【申请人】福州大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月5日