本发明属于环境水处理领域，尤其涉及一种制备磁性纳米铁氧化物颗粒吸附剂的方法。
背景技术：
近些年来具有超顺磁性的铁氧化物纳米颗粒吸附剂受到了大量关注，其在保持高比表面积的同时具有磁学回收特性，能够实现纳米吸附剂高吸附量与低回收分离成本的统一。但其传统水相共沉淀制备方法具有制备过程结晶时间长和结晶环境差异性大等固有缺点，导致得到的产品均匀性差、团聚程度高、难以实现工业化规模生产。
技术实现要素：
发明目的：提供一种连续化、均匀化制备磁性纳米铁氧化物颗粒吸附剂的方法。
技术方案：本发明所述的一种制备磁性纳米铁氧化物颗粒吸附剂的方法，包括如下步骤：
步骤1，同时向T型混合槽内输送含有0.1mol/L FeCl3与0.05mol/L FeCl2的混合溶液以及0.5mol/L的NaOH溶液；
步骤2，在T型混合槽内迅速混合后进入螺旋管，在经螺旋管内流动的过程中，通过反复的“结晶-溶解-结晶”形成磁性纳米铁氧化物颗粒晶体的悬浊液，并最终流入回收系统；
步骤3，利用磁场回收悬浊液中的磁性纳米铁氧化物颗粒晶体；
步骤4，对回收到的磁性纳米铁氧化物颗粒晶体用去离子水洗涤，去除表面残留物；
步骤5，用去离子水分散重悬洗涤后的磁性纳米铁氧化物颗粒晶体制成悬浊液，调节分散重悬后的悬浊液的pH值为4.0，并置于+4℃条件下保存备用。
进一步地，步骤1中，输送含有0.1mol/L FeCl3与0.05mol/L FeCl2的混合溶液的输送流速为5.0mL/min；输送0.5mol/L的NaOH溶液的输送流速为2.5mL/min。采用两路不间断同步输送FeCl3与FeCl2的混合溶液以及NaOH溶液，能够实现连续化、均匀化地化学反应，且各自的输送流速与各自的浓度相适应，使得反应的物料比例满足制备要求。
进一步地，步骤2中，螺旋管的长度为12m和内径为0.5mm。采用该尺寸的螺旋管能够确保反应时长和溶液混合效果。
进一步地，步骤2中，螺旋管位于恒温水浴中。利用恒温水浴能够确保共沉淀反应时结晶过程的温度恒定。
进一步地，步骤2中，恒温水浴的温度维持在59-61℃之间，以确保共沉淀反应时结晶过程的温度恒定。
进一步地，步骤3中，磁场为永磁铁或者电磁铁形成0.6T的磁场。采用0.6T的磁场能够高效回收悬浊液中的MNPs。
进一步地，步骤4中，去离子水洗涤次数为3-4次。使用3-4次去离子水洗涤，能够有效去除磁性纳米铁氧化物颗粒晶体表面的残留物。
进一步地，步骤5中，利用0.1mol/L HCl溶液来调节分散重悬后的悬浊液的pH值为4.0。利用0.1mol/L HCl溶液来调节pH值为4.0，使得制备的吸附剂易于存储备用。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：通过本发明的制备方法能够连续化、均匀化地制备磁性纳米铁氧化物颗粒吸附剂，克服了传统水相共沉淀制备方法制备过程结晶时间长和结晶环境差异性大的固有缺点，且所制备的磁性纳米铁氧化物颗粒吸附剂吸附能力强，易于回收。
附图说明
图1为本发明的制备系统结构示意图；
图2为本发明的纳米级磁性铁氧化物颗粒的透射电镜图(TEM)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示，本发明公开的制备磁性纳米铁氧化物颗粒吸附剂的方法，包括如下步骤：
步骤1，由泵a和泵b分别同时向T型混合槽内输送含有0.1mol/L FeCl3与0.05mol/L FeCl2的混合溶液以及0.5mol/L的NaOH溶液；泵a输送含有0.1mol/L FeCl3与0.05mol/L FeCl2的混合溶液的输送流速为5.0mL/min；泵b输送0.5mol/L的NaOH溶液的输送流速为2.5mL/min。
步骤2，在T型混合槽内迅速混合后进入螺旋管，螺旋管的长度为12m和内径为0.5mm，螺旋管位于恒温水浴中，恒温水浴的温度维持在59-61℃之间，优选为60℃，以确保共沉淀反应时结晶过程的温度恒定，溶液中的Fe3+与Fe2+在pH突变剂NaOH的作用下形成铁氧体晶核，在经螺旋管内流动的过程中，通过反复的“结晶-溶解-结晶”形成磁性纳米铁氧化物颗粒晶体的悬浊液，并最终流入回收系统；
步骤3，利用磁场回收悬浊液中的磁性纳米铁氧化物颗粒晶体，磁场为永磁铁或者电磁铁形成0.6T的磁场；
步骤4，对回收到的磁性纳米铁氧化物颗粒晶体用去离子水洗涤，洗涤次数为3-4次，优选为3次，去除表面残留物；
步骤5，用去离子水分散重悬洗涤后的磁性纳米铁氧化物颗粒晶体制成悬浊液，利用0.1mol/L HCl溶液来调节分散重悬后的悬浊液的pH值为4.0，并将pH调节后形成的吸附剂置于+4℃条件下保存备用。
实施例1：
如图2所示，为本发明制备所得的纳米级磁性铁氧化物颗粒的透射电镜图(TEM)，制备得到的磁性纳米铁氧化物的粒径约在8-12nm之间。
实施例2：
在25℃下，将0.2g制备得到的磁性纳米铁氧化物颗粒均匀分散在100mL去离子水中，采用强度为0.6T的外磁场回收5min后，能够实现磁性纳米颗粒与水相的分离，回收率达到99.96％以上。
实施例3：
将0.1g制备所得的磁性纳米铁氧化物颗粒吸附剂加入100mL、pH值＝7.0、As的初始浓度为50mg/L的NaH2AsO3溶液中，维持30℃的温度、175rpm的震荡条件下反应50min后，溶液中As(III)的去除率高于99.91％，剩余浓度低于0.09mg/L，符合国家废水中上限为0.5mg/L的砷含量排放标准。
实施例4：
将0.1g制备所得的磁性纳米铁氧化物颗粒吸附剂加入100mL、pH值＝3.0、As的初始浓度为50mg/L的NaH2AsO4溶液中，维持30℃的温度、175rpm的震荡条件下反应50min后，溶液中As(V)的剩余浓度为去除率高于99.96％，剩余浓度低于0.04mg/L，符合国家废水中上限为0.5mg/L的砷含量排放标准。
实施例5：
将0.2g制备所得的磁性纳米铁氧化物颗粒吸附剂加入100mL、pH值＝3.0、Cr的初始浓度为50mg/L的K2Cr2O7溶液中，维持30℃的温度、175rpm的震荡条件下反应50min后，溶液中Cr(VI)的剩余浓度为去除率高于99.97％，剩余浓度低于0.03mg/L，符合国家废水中上限为0.5mg/L的Cr(VI)含量排放标准。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。