度为56. 8mg/mL的IOOmLCuSO4溶液(接近饱 和）进行重金属Cu2+脱除试验。其中，操作温度为20°C，pH值为4,90min后进行磁分离，并 取溶液进行Cu2+浓度测定(利用火焰原子吸收光谱)，利用适当的方法对磁分离的固相进行 再生、循环利用进行重复性试验。实验结果如表1。
[0032]表1
对比例2 选取实施例1-8的产品2mg对Cu2+初始浓度为lg/L的100mLCuS04溶液进行重金属Cu2+脱除试验。其中，操作温度为20°C，pH值为4,90min后进行磁分离并取溶液进行Cu2+ 浓度测定(利用火焰原子吸收光谱)，利用适当的方法对磁分离的固相进行再生、循环利用 进行重复性试验。实验结果如表2。
[0033]表2
根据对比例1、对比例2的结果可知：经SiO2包裹修饰形成的"核-壳"磁性纳米盘其 理化性质更加稳定，"核-壳"磁性纳米盘其表面经氨基修饰可显著提高其脱除重金属Cu2+ 的效果，其原因应是氨基与重金属离子之间的配位作用形成络合物，通过磁分离将重金属 离子从溶液中脱除，氨基修饰的"核-壳"磁性纳米盘其脱除重金属离子能力为氨基含量和 磁性纳米盘粒径共同作用结果。当重金属Cu2+含量较低时，构造介孔二氧化硅层的氨基修 饰磁性纳米盘其脱除重金属效果更优。
[0034] 下面是温度、pH值、反应时间对重金属Cu2+脱除效果的结果。
[0035] 对比例3 采用2mg由实施例8制得的Fe3O4OnSiO2OmSiO 2-NHJIt性纳米粒子H对Cu2+初始浓度为lg/L的1001^&1504溶液进行重金属Cu2+脱除试验，考察温度对Cu2+脱除效果。其中，pH值 为4,90min后进行磁分离并取溶液进行Cu2+浓度测定(利用火焰原子吸收光谱)。试验结果 如表3。
对比例4 采用2mg由实施例8制得的Fe3O4OnSiO2OmSiO 2-NHJIt性纳米粒子H对Cu2+初始浓度为lg/L的1001^&1504溶液进行重金属Cu2+脱除试验，考察pH值对Cu2+脱除效果。其中，操 作温度为20°C，90min后进行磁分离并取溶液进行Cu2+浓度测定(利用火焰原子吸收光谱)。 试验结果如表4。
采用2mg由实施例8制得的Fe3O4OnSiO2OmSiO 2-NHJIt性纳米粒子H对Cu2+初始浓度为lg/L的IOOmLCuSO^液进行重金属Cu2+脱除试验，考察反应时间对Cu2+脱除效果。其中， 操作温度为20°C，pH值为4,90min后进行磁分离并取溶液进行Cu2+浓度测定(利用火焰原 子吸收光谱)。试验结果如表5。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以 上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或 联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种利用磁性纳米盘进行重金属污水处理的方法，包括如下步骤：（A)、磁性纳米盘 的制备；（B)、将步骤(A)制得的磁性纳米盘进行表面氨基修饰；（C)、将步骤（B)制得的氨 基磁性纳米盘用于含重金属污水处理以脱除重金属；其特征在于：所述步骤（A)包括：（a) 以FeCl 3 *7H20与FeCl2 *6H20为原料，在脱氧超纯水中配制Fe3+=Fe 2+为2-3:1的混合液，在 氮气氛围下剧烈搅拌15_25min，接着快速加热至70-80 °C后注入氨水以调节混合液pH值至 10-12,反应20-40min，溶液冷却至室温，磁性分离Fe3O 4磁性纳米粒子；（b)称取0. 8-1. Og 所述磁性分离Fe3O4磁性纳米粒子用质量分数为80%的乙醇水溶液洗涤3-5次；接着用 200-250mL浓度为25-40mmol/L的柠檬酸钠溶液在氮气氛围下对所述经洗涤后的Fe 3O4磁 性纳米粒子超声25-35min ;然后继续添加200mL浓度为25-40mmol/L的柠檬酸钠溶液在氮 气氛围下机械搅拌反应5-10h，再次磁性分离Fe 3O4磁性纳米粒子，并用质量分数为80%的 乙醇水溶液对经柠檬酸钠溶液修饰的Fe3O 4磁性纳米粒子洗涤3-5次，最后在55°C真空条 件下干燥20-22h制得Fe3O 4磁性纳米粒子； 所述步骤（B)包括：（1)取0. 6-0. 7g经柠檬酸根修饰的Fe3O4磁性纳米粒子，通过机械 搅拌并辅以超声将其分散于125-130mL无水乙醇中，取50-70wt%氨水5. 5-6. OmL加入该溶 液中，机械搅拌20-25min，而后将4. 5-6. 5mL正硅酸乙酯（TEOS)逐滴滴加到正在机械搅拌 并辅以超声操作的溶液中，该反应持续l〇_12h后进行磁分离，并用质量分数为80%的乙醇 水溶液对经正硅酸乙酯（TEOS)修饰的Fe 3O4磁性纳米粒子洗涤3-5次，最后在55°C真空条 件下干燥20-22h制得Fe 3O4OnSiOJM性纳米粒子；取40-120mg步骤（1)制得的Fe 304@nSi02 磁性纳米粒子于500mL容器内，移取200mL甲苯于容器内，在氮气氛围下通过机械搅拌并 辅以超声使Fe3O 4OnSiO2磁性纳米粒子在甲苯中分散，接着向该容器中逐滴加入3-氨丙基 三乙氧基硅烷（APTES) 6-10mL，机械搅拌并辅以超声反应12-20h，磁分离，并用质量分数为 80%的乙醇水溶液对分离固相产品洗涤3-5次，最后在55°C真空条件下干燥20-22h制得粒 径为50_60nm的Fe 3O4OnSiO2-MyM性纳米粒子； 或者取40-120mg步骤（1)制得的Fe3O4OnSi0 2磁性纳米粒子于500mL容器内，移取 0. 4gCTAB、120mL脱氧超纯水、80mL乙醇于容器中，接着逐滴加入50-70wt%氨水2. 2-3. OmL 于该容器中，机械搅拌并辅以超声20-25min，然后再逐滴加入2. 0-3. 5mL正硅酸乙酯 (TEOS)机械搅拌并辅以超声25-30min，接着向该容器中逐滴加入3-氨丙基三乙氧基硅烷 (APTES) 6-10mL，机械搅拌并辅以超声反应12-20h，磁分离，并用质量分数为80%的乙醇水 溶液对分离固相产品洗涤3-5次，接着将洗涤后的固相产品分散在装有200mL浓度为8g/L 的硝酸铵-乙醇的不锈钢反应釜中，于115_135°C反应20-30h，接着过滤并用去离子水洗涤 3-5次，最后在55°C真空条件下干燥20-22h制得Fe 3O4OnSiO2OmSiO2-NHJi性纳米粒子； 所述步骤（C)包括：在温度为10-60°C、优选为20-25°C，pH值为3-7、优选pH值为4-6、 更优选pH值为4,反应时间为45-90min、优选为60-70min条件下，将步骤（B)制得的氨基 磁性纳米盘用于含重金属污水处理脱除重金属。2. 如权利要求1所述的利用磁性纳米盘进行重金属污水处理的方法，其特征在于：所 述步骤(A)制得的所述Fe3O 4磁性纳米粒子粒径为l〇-15nm。3. 如权利要求1所述的利用磁性纳米盘进行重金属污水处理的方法，其特征在于：所 述步骤（B)制得的所述Fe3O 4OnSiO2磁性纳米粒子粒径为25_40nm。4. 如权利要求1所述的利用磁性纳米盘进行重金属污水处理的方法，其特征在于：优 选采用粒径为50-60nm所述步骤（B)制得的所述Fe3O4OnSiO 2-NH2磁性纳米粒子用于高浓度 重金属污水处理。5. 如权利要求1所述的利用磁性纳米盘进行重金属污水处理的方法，其特征在于：所 述步骤（B)制得的所述Fe30 4@nSi02@mSi02-NH；^|^_纳米粒子平均粒径为90-110nm。6. 如权利要求1所述的利用磁性纳米盘进行重金属污水处理的方法，其特征在于：所 述步骤（B)制得的所述Fe3O 4OnSiO2_順2磁性纳米粒子和所述Fe 304@nSi02@mSi02-MyM性纳 米粒子氨基在磁性纳米粒子上的含量为6. 8-30. 3nmol/mg和7. 1-35. 6nmol/mg。7. -种用于重金属污水处理的磁性纳米盘，其特征在于：其包括由内到外的核层、 中间层和改性层；其中，所述核层为Fe3O 4纳米磁性粒子，所述Fe 304纳米磁性粒子厚度为 10-15nm ;中间层为SiOjlI，所述中间层厚度为15-25nm ;所述改性层为表面带有氨基的介 孔SiOJl，所述改性层厚度为65-70nm，氨基在磁性纳米盘上的含量为7. 1-35. 6nmol/mg。
【专利摘要】本发明提供了一种磁性纳米盘以及利用其进行重金属污水处理的方法。该方法包括磁性纳米盘的制备和改性，通过不同的制备方法制得性能不同的氨基磁性纳米盘粒子，利用不同浓度的硫酸铜溶液模拟含有重金属污水，考查制得的氨基磁性纳米盘粒子在不同参数条件对Cu2+的脱除效果，获得最优的污水脱Cu2+参数，为重金属污水处理实现工业化提供重要参考依据。本发明具有成本低、操作简便、效率高、可循环利用效率高等优点。
【IPC分类】B01J20/30, C02F1/62, B82Y40/00, B01J20/22, C02F1/28, B01J20/28, B82Y30/00, B01J13/02
【公开号】CN105056890
【申请号】CN201510410429
【发明人】宋传承
【申请人】宋传承
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月14日