专利名称：一种镍掺杂型磁纳米吸附剂的制备方法
技术领域：
本发明属于水处理技术领域，涉及一种镍掺杂型磁纳米吸附剂的制备方法，特别是一种用于去除废水中2，4-二氯苯酚等污染物的镍掺杂型磁纳米吸附剂的制备工艺技术。
背景技术：
氯酚类化合物多为环境优先控制污染物，常见于各种化工企业的废水。目前，人们已研究和实践出多种处理氯酚类化合物的方法，包括生物降解、光催化降解、焚烧和催化氧化、辐射降解等处理方法。生物降解处理法因其具有相对经济、没有二次污染等特点正越来越被重视，并逐渐成为一种被人们普遍接受和认可的环境治理技术，微生物对一些低浓度和低氯碳比氯酚的去除效果较好，而当氯酚浓度较高时则会对微生物产生毒性抑制作用， 影响其对氯酚降解去除；光催化降解处理法是近年来日益受到重视的污染治理新技术，其对各种有机物都有很高的去除效果，可有效去除水中的有机氯农药，但在光催化降解过程中，氯酚的降解不够完全，会产生其它的有机氯化合物，造成二次污染；高温焚烧和湿法催化氧化处理方法一般用于处理固体氯代有机化合物和高浓度的氯代有机物，这两种方法通常需要在高温高压的条件下进行，因此其能耗较高，并且对设备的要求也较高，另外，不完全焚烧和氧化会导致二噁英的生成，给环境造成二次污染；辐射降解处理法一般在常温常压条件下进行，其具有工艺简单、不需要化学催化剂、效率高等特点，特别适合于有毒难降解污染物的去除，但是这种方法对于含氯有毒难降解有机物的辐照处理，如果要使这类物质完全被分解为无毒产物，则要求有较大的辐射剂量，造成处理成本的升高。归结起来，现有的处理方法普遍存在着工艺过程复杂，处理生产成本高，浪费能源，二次污染严重，高温高压处理环境安全性差等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对现有污水处理方法中制备吸附剂技术存在的不足，寻求设计研制一种生产成本相对低廉、吸附性能较好的绿色环保式吸附剂的新工艺，其制备的吸附剂仅含有铁、镍、氧三种常见元素，对环境风险较小，用于对化工企业废水中的2，4_ 二氯苯酚的去除和吸附处理。为了实现上述目的，本发明涉及的镍掺杂型去除废水中2，4_ 二氯苯酚的磁纳米吸附剂的制备方法利用纳米铁具有比表面积大、活性高的特点，将镍氧化物复合到铁纳米颗粒表面，有效克服纳米材料易团聚的缺点，其材料的磁性避免了纳米材料因尺寸小而流失率高的缺点，在废水处理领域具有良好的优势和应用前景；其具体的制备工艺过程是: 先以铁盐、亚铁盐和二价镍盐为原料，按三者的摩尔比为2 I (O. 02-0. 6)配成混合水溶液，在搅拌条件下往混合溶液中加入碱，使混合溶液的PH值为6-11并伴有黑色颗粒产生；再在混合溶液中继续加入去离子水，使混合溶液定容至一定体积；然后将混合溶液倒入搅拌器中，于25-75°C水浴中搅拌O. 5-3h后于25_70°C下陈化0-2. 5h ;再用磁铁使磁性材料从混合溶液中分离,撇去上清液后留有固体,加入去离子水清洗固体,如此反复清洗 2-10次，直至清洗液的pH为中性，获得黑色颗粒物即为固体吸附剂；最后将固体吸附剂在 20-100°C条件下干燥5-30小时后，研磨成粉末再在200-300°C条件下焙烧1_3小时，即得镍掺杂型磁纳米吸附剂。本发明制得的镍掺杂型磁纳米吸附剂应用时，取含2，4_ 二氯苯酚的工业废水在反应器中，用硫酸、盐酸或氢氧化钠调节其pH值至中性，按吸附剂与废水中2，4_ 二氯苯酚的质量比为I : 10投加镍掺杂型磁纳米吸附剂，保持反应器内温度在20-30°C，以150rpm 的转速搅拌2小时，在反应器底部加磁铁进行磁分离沉降，所得上清液即为处理后的出水。本发明所述铁盐包括氯化铁、硝酸铁和硫酸铁，亚铁盐包括氯化亚铁、硝酸亚铁和硫酸亚铁，二价镍盐包括氯化镍、硝酸镍和硫酸镍；所用的碱为氨水。本发明与现有技术相比，一是镍掺杂型磁纳米吸附剂制备工艺过程简单、成本低廉；二是镍掺杂型磁纳米吸附剂对2，4- 二氯苯酚等污染物表现出良好的去除效果；三是吸附速度快，吸附容量大，易于分离。
图I为本发明涉及的镍掺杂型磁纳米吸附剂的XRD图谱。图2为本发明所述镍掺杂型磁纳米吸附剂的TEM图。图3为本发明所述镍掺杂型磁纳米吸附剂的磁滞曲线。图4为本发明所述的吸附剂吸附2，4_ 二氯苯酚的动力学曲线示意图。
具体实施例方式下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。本实施例具体的制备工艺过程是先以铁盐、亚铁盐和二价镍盐为原料，按三者的重量混合比为2 I (0.02-0.6)配成混合溶液，在搅拌条件下往混合溶液中加入碱，使混合溶液的PH值为6-11并伴有黑色颗粒产生；再在混合溶液中继续加入去离子水，使混合溶液定容至一定体积；然后将混合溶液倒入搅拌器中，于25-75°C水浴中搅拌O. 5-3h后于 25-70°C下陈化0-2. 5h ;再用磁铁使磁性材料从混合溶液中分离，撇去上清液后留有固体， 加入去离子水清洗固体，如此反复清洗2-10次，直至清洗液的pH为中性，获得黑色颗粒物即为固体吸附剂；最后将固体吸附剂在20-100°C条件下干燥5-30小时后，研磨成粉末再在 200-300°C条件下熔烧1-3小时，即得镍掺杂型磁纳米吸附剂。实施例I :本实施例为镍掺杂型磁纳米吸附剂的制备称取5. 5755g FeCl3 · 6H20、2. 5335g FeCl2 · 4H20和0. 7930g NiCl2 · 6H20，将其溶解于盛有150ml去离子水的烧杯中，然后一边搅拌一边加入氨水，直到混合溶液pH为9，这时混合液中有黑色颗粒产生，继续加入去离子水，使混合溶液体积为200ml，将混合溶液倒入IL的三口烧瓶中，于50°C水浴、850rpm转速下搅拌lh，将所得混合溶液放在70°C培养箱中陈化2h，然后用磁铁将黑色颗粒物从溶液中分离出来，用去离子水对其冲洗3次，并用滤纸过滤，将得到的黑色颗粒物在40°C条件下干燥24h后取出研磨，并将黑色粉末于250°C下焙烧2h，即得镍掺杂型磁纳米吸附剂。实施例2:
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本实施例的镍掺杂型磁纳米吸附剂用于处理含2，4_ 二氯苯酚的废水时，镍掺杂型磁纳米吸附剂吸附去除2，4_ 二氯苯酚的实验在一系列250mL锥形瓶中进行；取含2， 4- 二氯苯酚的废水，2,4- 二氯苯酚浓度为10mg/L，调其pH为7，磁纳米吸附剂投加量为Ig/ L，在摇床温度为25°C，转速为150rpm条件下震荡，在不同时间点取样测定上清液中2，4- 二氯苯酚的浓度，反应24小时后停止搅拌，并在锥形瓶底部加磁铁，对吸附有2，4- 二氯苯酚的磁纳米吸附剂进行磁分离沉淀，24h后所得上清液中2，4-二氯苯酚的浓度为O. 98mg/L, 该镍掺杂型磁纳米吸附剂的吸附容量为9. 02mg/g。
权利要求
1.一种镍掺杂型磁纳米吸附剂的制备方法，其特征在于先以铁盐、亚铁盐和二价镍盐为原料，按三者的摩尔比为2 I (0.02-0.6)配成混合水溶液，在搅拌条件下往混合溶液中加入碱，使混合溶液的PH值为6-11并伴有黑色颗粒产生；再在混合溶液中继续加入去离子水，使混合溶液定容；然后将混合溶液倒入搅拌器中，于25-75°C水浴中搅拌O. 5-3h 后于25-70°C下陈化0-2. 5h ;再用磁铁使磁性材料从混合溶液中分离，撇去上清液后留有固体，加入去离子水反复清洗固体2-10次，直至清洗液的pH为中性，得黑色颗粒物即为固体吸附剂；最后将固体吸附剂在20-100°C条件下干燥5-30小时后，研磨成粉末再在 200-300°C条件下焙烧1-3小时，即得镍掺杂型磁纳米吸附剂。
2.根据权利要求I所述的镍掺杂型磁纳米吸附剂的制备方法，其特征在于所述铁盐包括氯化铁、硝酸铁和硫酸铁，亚铁盐包括氯化亚铁、硝酸亚铁和硫酸亚铁，二价镍盐包括氯化镍、硝酸镍和硫酸镍；所用的碱为氨水。
3.根据权利要求I所述的镍掺杂型磁纳米吸附剂的制备方法，其特征在于制得的镍掺杂型磁纳米吸附剂应用时，取含2，4_ 二氯苯酚的工业废水在反应器中，用硫酸、盐酸或氢氧化钠调节其PH值至中性，按吸附剂与废水中2，4_ 二氯苯酚的质量比为I : 10投加镍掺杂型磁纳米吸附剂，保持反应器内温度在20-30°C，以150rpm的转速搅拌2小时，在反应器底部加磁铁进行磁分离沉降，所得上清液即为处理后的出水。
全文摘要
本发明属于水处理技术领域，涉及一种镍掺杂型磁纳米吸附剂的制备方法，先以铁盐、亚铁盐和二价镍盐为原料按三者的重量混合比配成混合溶液，在搅拌下往混合溶液中加入碱使pH值为6-11并有黑色颗粒产生；再继续加入去离子水，使混合溶液定容；然后倒入搅拌器中于25-75℃水浴中搅拌0.5-3h后陈化0-2.5h；再用磁铁使磁性材料分离，撇去上清液留固体，加入去离子水清洗固体，直至清洗液为中性，得固体吸附剂；最后在20-100℃条件下干燥后研磨成粉再焙烧得镍掺杂型磁纳米吸附剂；其制备工艺过程简单、成本低，去除效果好，吸附速度快，吸附容量大，易于分离。
文档编号B01J20/06GK102580664SQ20121006587
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者于德爽, 张培玉, 李津 申请人:青岛大学