一种用于处理染料废水的吸附剂、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新功能材料及化工分离领域，更具体地涉及一种用于处理染料废水的 吸附剂、制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 染料废水在我国工业废水中所占的比例较大，染料废水中有机物含量高，大部分 为芳香化合物，且带有显色基团，成分复杂，污染大。因此，开发经济有效的染料废水处理技 术日益成为当今环保行业关注的重点。
[0003] 目前，对染料废水的处理方法主要有化学法、物理法和生化法。其中，物理法具有 操作简单、污染小、效果明显等特点被大量采用。吸附法属于物理处理技术，在废水处理中 占有很大比例，目前有关吸附法应用于印染废水处理的研究报道较多。迄今为止，工业上使 用较多的吸附剂是活性炭、离子交换树脂等，吸附特点和效果各有不同。随着吸附处理技术 研究的深入，各种吸附剂不断被引入，主要有活性炭吸附剂、天然矿物吸附剂、固体废弃物 吸附剂以及无机物吸附剂，为染料废水的治理起到了越来越大的作用。
[0004] 但是，这些吸附剂在实际应用中，由于固液分离难，无法实现回收和循环使用，另 外由于染料废水的酸碱性，无法实现吸附剂的高效利用和可控使用。因此，开发一种能在酸 碱条件下都适用、易于固液分离回收、可控高效的吸附剂具有实际意义。
【发明内容】
[0005] 1、本发明的目的。
[0006] 为了解决上述弊端，本发明的目的是提供一种包裹磁性内核的金属有机骨架材料 吸附剂，具有易于分离回收、酸碱染料废水环境均适用、材料结构功能可调控、吸附量大等 特点。
[0007] 2、本发明所采用的技术方案。
[0008] 用于处理染料废水的吸附剂，磁性氧化铁纳米球为内核，表面包覆孔道大小可控 的金属有机骨架材料外壳。
[0009] 更进一步的具体实施例中，所述的磁性氧化铁纳米球的组成为Fe3〇4或γ -Fe2〇3。
[0010] 更进一步的具体实施例中，金属有机骨架材料外壳的组成为孔道大小可变的MIL-53(Cr)或MIL-53(Fe)。
[0011] 更进一步的具体实施例中，所述的磁性内核为氧化铁纳米球占吸附剂的质量分数 为15%~20%。
[0012] -种用于处理染料废水的吸附剂的制备方法，采用共沉淀法和水热合成自组装法 制成。
[0013] 更进一步的具体实施例中，具体制备步骤为： (1)将FeCh · 4H2〇和FeCl3 · 6H2〇混合溶解在氮气排氧的蒸馏水中，FeCl2 · 4H2〇和 FeCl3 · 6H2O的配比为1~6:1; (2) 在80°C下，加入lmol/L的氢氧化钠，氮气保护下搅拌2~3 h，磁性分离后60°C干燥 得到磁性氧化铁； (3) 将步骤(2)所得磁性氧化铁在常温下与甲基丙烯酸混合，比例为0.1~0.5g:20 mL; (4) 加入Cr(N03)3 · 9H20或FeCl3 · 6H20和对苯二甲酸、蒸馏水，混合均匀后加入聚四氟 乙烯反应釜中，Cr(N03) 3 · 9H20或FeCl3 · 6H20:对苯二甲酸：蒸馏水的摩尔比为1:2:280,反 应温度为150~220°C，反应时间为12~24 h; (5) 反应后用N，N'一二甲基甲酰胺洗涤产物，干燥后获得包裹磁性内核的金属有机骨 架材料吸附剂。
[0014] 一种用于处理染料废水的吸附剂的应用，处理含甲基橙、亚甲基蓝、碱性红、碱性 黄、酸性红、阳离子红等染料中的一种或几种。
[0015] 更进一步的具体实施例中，具体应用步骤为： (1) 将吸附剂加入到含甲基橙、亚甲基蓝、碱性红、碱性黄、酸性红、阳离子红等染料中 的一种或几种的废水中，温度为4~40°C，浓度为25~400 mg/L，pH值为2~12,搅拌12 h，磁 性分离得到吸附染料的吸附剂； (2) 将吸附染料的吸附剂加入到50~80°C的水溶液中，搅拌数分钟，磁性分离，可分别 得到染料溶液和吸附剂，从而实现染料回收和吸附剂循环使用的目的。
[0016] 3、本发明的有益效果。
[0017] (1)本发明的具有孔径大小可控金属有机骨架材料外壳以及磁性氧化铁内核，两 者的结合，一方面可以改变温度调节外壳孔径的大小，控制吸附剂对染料的吸附和脱附能 力，另一方面利用磁铁将吸附染料的吸附剂从处理水中分离出来，操作简便;可达到高效去 除废水中染料的目的以及吸附剂的重复使用和染料的回收利用;如200 mg/L的甲基橙染料 采用本发明的吸附剂吸附，最大吸附量可达到900 mg/L。
[0018] (2)本发明在酸性和碱性条件下具有良好的稳定性，能有效地去除废水中的染料。 (3) 本发明对吸附过程中的条件要求比较低，吸附剂在温度较高时，其孔道变化会释放 所吸附的染料，对染料的吸附力非常弱，所以只需通过适当的加热即可使染料脱附，实验表 明，在60°C的水溶液中脱附效果最佳，可实现吸附剂的重复使用和染料的回收利用。
【具体实施方式】
[0019] 为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有 益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发 明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应 视为本发明的技术方案范畴。 实施例
[0020] 下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但本发明的内容完全不限于此。
[0021 ] -种包裹磁性内核的金属有机骨架材料吸附剂，其磁性内核为氧化铁纳米球，占 吸附剂的质量分数为15%~20%，所述氧化铁为Fe3〇4或γ _Fe2〇3。一种包裹磁性内核的金属 有机骨架材料吸附剂，其外壳为孔道大小可变的金属有机骨架材料，所述金属有机骨架材 料为MIL-53(Cr)或MIL-53(Fe)。
[0022] -种包裹磁性内核的金属有机骨架材料吸附剂的制备方法，其具体步骤为： 将FeCl2 · 4H20和FeCl3 · 6H20混合溶解在氮气排氧的蒸馏水中，FeCl2 · 4H20和FeCl3 · 6H20的配比为1~6:1，在80°C下，加入lmol/L的氢氧化钠，氮气保护下搅拌2~3 h，磁性分 离后60°C干燥得到磁性氧化铁;将所得磁性氧化铁在常温下与甲基丙烯酸混合，比例为0.1 ~0.5g:20 mL，加入Cr(N03)3 · 9H20或FeCl3 · 6H20和对苯二甲酸、蒸馏水，混合均匀后加入 聚四氟乙烯反应釜中，Cr(N03) 3 · 9H20或FeCl3 · 6H20:对苯二甲酸：蒸馏水的摩尔比为1:2: 280,反应温度为150~220°C，反应时间为12~24 h;反应后用N，N'一二甲基甲酰胺洗涤产 物，干燥后获得包裹磁性内核的金属有机骨架材料吸附剂。
[0023] -种包裹磁性内核的金属有机骨架材料吸附剂在用于染料废水中的应用，其具体 步骤