一种牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料的制备方法及应用与流程

本发明涉及制备一种纳米复合材料的制备方法及其用于处理偶氮染料废水应用的技术领域，具体为一种牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料的制备方法及应用。

背景技术：

染料广泛应用于印染、食品和化妆品等行业,据统计结果,商业用途的染料种类已超过10万种, 我国是染料生产大国，纺织染料工业近年来快速发展，目前我国各种染料产量已达90万吨，染料产量占世界的60%左右。偶氮染料的生产和使用量是所有染料中最大的，某些偶氮染料已经被证实能够导致癌症，特别是偶氮染料的降解过程中，降解的机理很有可能是先将偶氮基断裂，生成苯胺类物质而该物质的毒性更大，因此偶氮染料在生产和使用过程中释放到环境中,对环境造成了非常严重的污染，治理难度很大。

目前，吸附法是处理染料废水方法中应用最为广泛的一种方法。工业上常用的吸附剂有活性炭、活性硅藻土、粉煤灰等。但是由于存在成本高等各种因素，制约了它们在工业化生产中的应用。

我国贝类养殖产量占海水养殖总产量近80％，而贝类养殖中又以牡蛎养殖为主，因此牡蛎养殖产量非常大。由于牡蛎壳附加值低，绝大部分被丢弃在海滩、路边，造成牡蛎壳污染。牡蛎壳是由碳酸钙和生物大分子组成的纳米复合材料，经过高温煅烧后有机物挥发从而形成多孔结构，它对有机物表现出一定的吸附能力，但是这种吸附作用主要来自Ca(II)对有机物含N或O等基团的静电吸附，吸附能力较弱，限制了其在废水的处理等方面的应用。因此，对其进行性能改善，提高其吸附性能具有重要的意义和应用价值。

在牡蛎壳粉高温煅烧前通过加入过渡金属，不仅可以改变煅烧产物氧化钙的形貌，而且可以形成金属氧化物复合材料，改变材料对有机物的结合能力，从而提高材料对有机物的吸附性能，可以作为一种比较优良的吸附剂用于染料废水的吸附处理剂。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料的制备方法，及通过该方法得出的材料应用于偶氮染料废水的处理，该材料制备方法稳定、可靠、简单易行。

牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料的具体制备方法如下:

一、纳复合材料前驱粉体的制备:

将废弃的牡蛎壳用稀盐酸浸泡一定时间，酸洗去除表面有机和无机杂质，用蒸馏水洗净后放入烘箱干燥，粉碎后过80-300目筛子，得到牡蛎壳粉。

二、牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料的制备:

壳粉置于浓度为0.01-1.00 mol· L^-1硝酸铁溶液中，搅拌浸泡3-24 h后，过滤干燥，800—1100℃下煅烧2-10 h，得到牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料。

将本发明制备的牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料用于偶氮染料废水的处理，对偶氮染料具有很好的吸附去除能力。

本发明有益效果：

(1)将牡蛎壳制备成牡蛎壳粉，再搅拌浸泡在一定浓度的硝酸铁溶液中，牡蛎壳粉表面可以更有效吸附溶液中的铁离子，通过选择适当硝酸铁溶液的浓度和贝壳粉与硝酸铁溶液的比例及煅烧温度，可以控制牡蛎壳粉吸附铁离子的多少，得到Fe、Ca两种氧化物比例不同的纳米复合材料。。

(2) 本发明牡蛎壳粉纳米复合材料制备方法简单，易于控制，适于工业化生产和应用。

(3) 制备出的牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料，具有优异的吸附性能，可用于处理偶氮染料的废水。

附图说明

图1为实施例１制备的纳米复合材料的X射线衍射图

图2为实施例１制备的纳米复合材料的扫描电镜图。

图3是实施例5的牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料吸附甲基橙活性图。

图4是实施例6的牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料吸附刚果红活性图。

具体实施方式

实施例1

一、纳复合材料前驱粉体的制备：

将过100目的牡蛎壳粉浸泡于0.15 mol· L^-1硝酸铁溶液（粉体与溶液的料液比（g:mL）为1:4）中，在室温下搅拌浸泡12 h，过滤烘干，得到纳米复合材料前驱粉体。

二、复合材料的制备：

将上述纳米复合材料前驱粉体放入坩埚后置于高温炉中，以300℃/h的速度升温至900℃保温6 h进行煅烧反应，反应完成后，自然冷却至室温后取出，得到牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料。

实施例2

一、纳米复合材料前驱粉体的制备：

将过100目的牡蛎壳粉浸泡于0.10 mol· L^-1硝酸铁溶液（粉体与溶液的料液比（g:mL）为为1:4）中，在室温下搅拌浸泡12 h，过滤烘干，得到纳米复合材料前驱粉体。

二、纳米复合材料的制备：

将上述纳米复合材料前驱粉体放入坩埚后置于高温炉中，以300℃/h的速度升温至900℃保温6 h进行煅烧反应，反应完成后，自然冷却至室温后取出，得到牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料。

实施例3

一、米复合材料前驱粉体的制备：

将过100目的牡蛎壳粉浸泡于0.05 mol· L^-1硝酸铁溶液（粉体与溶液的料液比（g:mL）为为1:4）中，在室温下搅拌浸泡12 h，过滤烘干，得到纳米复合材料前驱粉体。

二、米复合材料的制备：

将上述纳米复合材料前驱粉体放入坩埚后置于高温炉中，以300℃/h的速度升温至900℃保温6h进行煅烧反应，反应完成后，自然冷却至室温后取出，得到牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料。

实施例4

一、米复合材料前驱粉体的制备：

将过100目的牡蛎壳粉浸泡于0.01 mol· L^-1硝酸铁溶液（粉体与溶液的料液比（g:mL）为为1:4）中，在室温下搅拌浸泡12 h，过滤烘干，得到纳米复合材料前驱粉体。

二、米复合材料的制备：

将上述纳米复合材料前驱粉体放入坩埚后置于高温炉中，以300℃/h的速度升温至900℃保温6h进行煅烧反应，反应完成后，自然冷却至室温后取出，得到牡蛎壳粉氧化铁纳米复合材料。

实施例5：

以30 mg·L^-1甲基橙模拟废水25 mL为染料废水处理对象, 以0.01-0.06g实施例1制备的纳米复合材料为处理剂，在30℃下搅拌处理甲基橙废水，取甲基橙溶液进行紫外~可见光谱分析，根据样品464nm处吸光值来确定降解过程中MO浓度变化，经过2 h搅拌、2h静止吸附处理，0.05g处理剂用量时甲基橙的去除率为96.5%。

实施例6：

以50 mg·L^-1刚果红模拟废水30 mL为染料废水处理对象, 以0.01-0.06g实施例3制备的纳米复合材料为处理剂，在30℃下搅拌处理刚果红废水，取刚果红溶液进行紫外~可见光谱分析，根据样品498nm处吸光值来确定降解过程中MO浓度变化，经过1h搅拌、1h静止吸附处理，0.06g处理剂用量时，刚果红的去除率为97.5%。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。