本發(fā)明涉及污水處理領域，尤其涉及一種可回收磁性粒子/螯合劑復合體及其制備方法。
背景技術：
目前重金屬污水處理的方法都存在一定的缺點，或成本價格過高，或分離較難而形成二次污染等。近年來，人們也研究了利用磁性納米粒子易吸附分離的特點來解決水體污染的問題，由于磁性納米粒子活躍的化學特性，在其表面可以修飾不同功能的化學基團，由化學基團的吸附選擇性可以處理不同的水體污染，在處理完成后，利用外加強磁場來回收磁性顆粒，也完全做到了與水體充分分離，沒有二次污染，成本低廉，操作方法簡便。但現(xiàn)有的技術中并沒有既能夠螯合金屬離子又同時兼顧磁性回收的污水處理材料。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術中的上述問題提出的一種磁性粒子/螯合劑復合體，既具有螯合基團，可以在水溶液中螯合金屬離子；還擁有特殊的磁性，能夠在外加磁場的作用下回收，循環(huán)再利用的同時不會造成二次污染。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案為：
一種可回收磁性粒子/螯合劑復合體的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，將磁性粒子混合到無水乙醇與水的混合溶液中，超聲分散，轉(zhuǎn)入三口燒瓶，充入氮氣保護；
步驟二，將三口燒瓶進行溫度為60℃的水浴，同時機械攪拌，加入催化劑，然后滴加四乙基原硅酸鹽與磁性粒子充分反應，然后用去離子水和無水乙醇分別清洗，真空干燥得到MPs-SiO2復合粒子；
步驟三，將所述步驟二中的MPs-SiO2符合粒子與無水乙醇混合，超聲分散5～10min，加入偶聯(lián)劑并混合均勻，于80℃下回流1～3h；
步驟四，將步驟三中所得混合溶液加入濃度為1～10％的EDTA2Na溶液，反應20分鐘，離心分離，80℃真空烘箱中烘干，得到可回收磁性粒子/螯合劑復合體。
為了優(yōu)化上述技術方案，本發(fā)明所采取的技術措施還包括：
優(yōu)選地，上述步驟一中的磁性粒子選自CoFe2O4、羰基鐵、α-Fe或γ-Fe2O3中的一種。
優(yōu)選地，上述步驟一中乙醇與水的混合溶液中，乙醇與水的體積比為4:1。
優(yōu)選地，上述步驟二中磁性粒子與滴加的四乙基原硅酸鹽的摩爾比例為1:2。
優(yōu)選地，上述四乙基原硅酸鹽與磁性粒子反應時間為12小時。
上述步驟二中所述催化劑優(yōu)選為為氨水。
優(yōu)選地，上述步驟三中所述偶聯(lián)劑選自γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種。
優(yōu)選地，上述步驟三中偶聯(lián)劑的加入量按重量份數(shù)計為MPs-SiO2復合粒子的1.5～5.0％。
另一方面，本發(fā)明還提供一種如上述制備方法所制備的可回收磁性粒子/螯合劑復合體。
同時，本發(fā)明還提供上述的可回收磁性粒子/螯合劑復合體在污水處理中的應用。
本發(fā)明采用上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，具有如下技術效果：本發(fā)明基于磁性納米粒子的特殊性能，在磁性納米粒子表面修飾螯合劑，制備磁性粒子/螯合劑復合體，既具有螯合基團，可以在水溶液中螯合金屬離子，還擁有特殊的磁性，在外加磁場的作用下可以回收，不會造成二次污染，且可以循環(huán)再利用。
附圖說明
圖1為實施例一中的制備的復合體對不同金屬離子的螯合能力測試結(jié)果。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種可回收磁性粒子/螯合劑復合體的制備方法，包括以下步 驟：
步驟一，將磁性粒子混合到無水乙醇與水的混合溶液中，超聲分散，轉(zhuǎn)入三口燒瓶，充入氮氣保護；
步驟二，將三口燒瓶進行溫度為60℃的水浴，同時機械攪拌，加入催化劑，然后滴加四乙基原硅酸鹽與磁性粒子充分反應，然后用去離子水和無水乙醇分別清洗，真空干燥得到MPs-SiO2復合粒子；
步驟三，將所述步驟二中的MPs-SiO2符合粒子與無水乙醇混合，超聲分散5～10min，加入偶聯(lián)劑并混合均勻，于80℃下回流1～3h；
步驟四，將步驟三中所得混合溶液加入濃度為1～10％的EDTA2Na溶液，反應20分鐘，離心分離，80℃真空烘箱中烘干，得到可回收磁性粒子/螯合劑復合體。
下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實施例并不限制本發(fā)明范圍。
實施例一
通過以下步驟制備可回收磁性粒子/螯合劑復合體：
1.將磁性粒子羰基鐵混合到無水乙醇與水的混合溶液中，超聲分散，轉(zhuǎn)入三口燒瓶，充入氮氣保護。
2.水浴溫度設為60℃，機械攪拌，取5ml催化劑氨水加入一段時間后，滴加TEOS(四乙基原硅酸鹽)，其羰基鐵與TEOS的摩爾比例為1:2，乙醇與水的體積比為4:1，充分反應12小時后取出，離心分離，并用去離子水和無水乙醇分別清洗三遍，真空干燥既得到MPs-SiO2復合粒子。
3.將MPs-SiO2與無水乙醇混合，超聲分散8min，加入偶聯(lián)劑KH560(按MPs-SiO2質(zhì)量分數(shù)的3％)，混合均勻于80℃下回流2h；
4.加入濃度為5％的EDTA-2Na溶液，反應20分鐘，離心分離，80℃真空烘箱中烘干，得到復合體。
配置不同初始濃度的Cr2+、Cu2+、Ni2+離子溶液，分別量取50ml放置各個錐形瓶中，稱取所制備的磁性螯合劑復合納米粒子每份0.5g，加入錐形瓶，放置搖床恒溫振蕩，一段時間后將其取出，磁鐵分離磁性顆粒，得到上層清液，進行螯合能力測試。
螯合能力
其中C0為溶液初始濃度，Ci為經(jīng)過粒子螯合后溶液的濃度，V是溶液體積，m為所添加的螯合劑復合納米粒子質(zhì)量，Q為每克納米粒子螯合的金屬離子質(zhì)量，單位為mg/g，結(jié)果見附圖1。通過測試結(jié)果可以知道，復合體對于各個金屬離子均具有很好的螯合能力。而傳統(tǒng)的螯合劑，由于沒有磁性，不能回收，具有很大的局限性，無法進行上述回收實驗。
實施例二
通過以下步驟制備可回收磁性粒子/螯合劑復合體：
1.將磁性粒子CoFe2O4混合到無水乙醇與水的混合溶液中，超聲分散，轉(zhuǎn)入三口燒瓶，充入氮氣保護。
2.水浴溫度設為60℃，機械攪拌，取5ml催化劑氨水加入一段時間后，滴加TEOS，其CoFe2O4與TEOS的摩爾比例為1:2，乙醇與水的體積比為4:1，充分反應12小時后取出，離心分離，并用去離子水和無水乙醇分別清洗三遍，真空干燥既得到CoFe2O4-SiO2復合粒子。
3.將CoFe2O4-SiO2與無水乙醇混合，超聲分散8min，加入偶聯(lián)劑KH550(按CoFe2O4-SiO2質(zhì)量分數(shù)的3％)，混合均勻于80℃下回流2h；
4.加入濃度為5％的EDTA-2Na溶液，反應20分鐘，離心分離，80℃真空烘箱中烘干，得到復合體。
將得到的復合體利用如實施例一的方法進行螯合能力測試，結(jié)果顯示，本實施例所制備的復合體同樣具備對于多種金屬離子良好的吸附能力。
實施例三
通過以下步驟制備可回收磁性粒子/螯合劑復合體：
1.將磁性粒子α-Fe混合到無水乙醇與水的混合溶液中，超聲分散，轉(zhuǎn)入三口燒瓶，充入氮氣保護。
2.水浴溫度設為60℃，機械攪拌，取5ml催化劑氨水加入一段時間后，滴加TEOS，其α-Fe與TEOS的摩爾比例為1:2，乙醇與水的體積比為4:1，充分 反應12小時后取出，離心分離，并用去離子水和無水乙醇分別清洗三遍，真空干燥既得到α-Fe-SiO2復合粒子。
3.將α-Fe-SiO2與無水乙醇混合，超聲分散8min，加入偶聯(lián)劑KH570(按α-Fe-SiO2質(zhì)量分數(shù)的3％)，混合均勻于80℃下回流2h；
4.加入濃度為5％的EDTA-2Na溶液，反應20分鐘，離心分離，80℃真空烘箱中烘干，得到復合體。
將得到的復合體利用如實施例一的方法進行螯合能力測試，結(jié)果顯示，本實施例所制備的復合體同樣具備對于多種金屬離子良好的吸附能力。
實施例四
通過以下步驟制備可回收磁性粒子/螯合劑復合體：
1.將磁性粒子γ-Fe2O3混合到無水乙醇與水的混合溶液中，超聲分散，轉(zhuǎn)入三口燒瓶，充入氮氣保護。
2.水浴溫度設為60℃，機械攪拌，取5ml催化劑氨水加入一段時間后，滴加TEOS，其羰基鐵與TEOS的摩爾比例為1:2，乙醇與水的體積比為4:1，充分反應12小時后取出，離心分離，并用去離子水和無水乙醇分別清洗三遍，真空干燥既得到γ-Fe2O3-SiO2復合粒子。
3.將γ-Fe2O3-SiO2與無水乙醇混合，超聲分散8min，加入偶聯(lián)劑NZD201(按γ-Fe2O3-SiO2質(zhì)量分數(shù)的3％)，混合均勻于80℃下回流2h；
4.加入濃度為5％的EDTA-2Na溶液，反應20分鐘，離心分離，80℃真空烘箱中烘干，得到復合體。
將得到的復合體利用如實施例一的方法進行螯合能力測試，結(jié)果顯示，本實施例所制備的復合體同樣具備對于多種金屬離子良好的吸附能力。
本發(fā)明公開一種磁性粒子/螯合劑復合體的方法。該方法通過磁性納米粒子表面包覆SiO2層，利用正硅酸四乙酯的水解和縮聚反應成功制備出MPs-SiO2復合粒子；復合粒子表面仍然存在豐富的羥基，可以繼續(xù)在復合粒子表面修飾氨基基團，合成了MPs-SiO2-NH2；最后，利用氨基與羧基的縮聚反應在顆粒表面結(jié)合上螯合劑EDTA-2Na，成功制備出MPs-SiO2-NH2-EDTA-2Na螯合劑復合體。本發(fā)明的復合體具有良好的超順磁性，可以很快的磁力回收，可以應用于污水處 理，同時復合體表面擁有EDTA-2Na的螯合基團，可以有效地與重金屬離子發(fā)生螯合作用；在污水處理領域具有廣闊的應用前景。
以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。