本發(fā)明屬于吸附材料領(lǐng)域，特別涉及磁性吸附劑及其制備方法，以及該磁性吸附劑在廢水除磷和除染料中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市建設(shè)進(jìn)程的加快，水體中的磷和染料等難降解物質(zhì)的污染問題日益嚴(yán)重。磷超標(biāo)會(huì)造成水體缺氧和富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，危害水體生態(tài)系統(tǒng)。染料中多含有具有毒性的稠環(huán)芳香族和雜環(huán)類化合物，染料進(jìn)入水體會(huì)降低水體的溶解氧濃度，不但會(huì)對(duì)水生環(huán)境造成危害，而且會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生三致毒性。為了有效緩解磷和染料對(duì)水體的破壞，保護(hù)水體環(huán)境，開發(fā)廉價(jià)、高效的廢水除磷和染料等難降解物質(zhì)的方法已成為廢水處理領(lǐng)域十分迫切的任務(wù)。

目前，用于廢水除磷、除染料的方法主要包括生物法、化學(xué)法和吸附法。生物法對(duì)磷及染料的去除率較低，且生物法除磷和染料時(shí)受溫度、pH值、溶解氧濃度等外部因素的干擾較大，效果不穩(wěn)定。化學(xué)法對(duì)磷和染料的去除率較高，但化學(xué)法的運(yùn)行費(fèi)用高，還會(huì)產(chǎn)生大量難處理的污泥，容易造成二次污染。吸附法由于其獨(dú)特的高效、占地面積小、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，逐漸受到人們的關(guān)注。采用吸附法除磷和染料等難降解物質(zhì)的關(guān)鍵在于尋找廉價(jià)、高效、性能穩(wěn)定和易回收再生的吸附劑。目前，用于廢水除磷和染料的商品化吸附劑主要為活性炭，該類吸附劑的價(jià)格較高，使用后回收較為困難，且吸附飽和后的再生費(fèi)用也較為高昂，這些因素都限制了這類吸附劑以及吸附法在水處理領(lǐng)域的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

鈦鐵礦是一種天然氧化物礦產(chǎn)資源，具有廉價(jià)、無毒以及儲(chǔ)量豐富等優(yōu)點(diǎn)，鈦鐵礦目前主要用于生產(chǎn)鈦白粉，少量被用來生產(chǎn)金屬鈦，鈦鐵礦中的鐵等其他金屬元素并未得到合理的利用，甚至被作為廢物堆棄，這不但浪費(fèi)了資源，而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。若能通過合適的方法將鈦鐵礦制備成易于回收、無二次污染的磁性吸附劑用于處理含磷和染料等難降解物質(zhì)的廢水，這不但能為鈦鐵礦的利用提供新的思路，而且對(duì)水體環(huán)境的保護(hù)也將產(chǎn)生積極的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供磁性吸附劑及其制備方法，以及該磁性吸附劑在廢水除磷和除染料中的應(yīng)用，以豐富吸附劑的種類、降低吸附劑的成本和回收難度，同時(shí)拓寬鈦鐵礦的應(yīng)用領(lǐng)域。

本發(fā)明提供了兩種磁性吸附劑及其制備方法，以及所述磁性吸附劑在廢水除磷和除染料中的應(yīng)用，它們屬于一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思。

本發(fā)明提供的第一種磁性吸附劑的制備方法，步驟如下：

(1)將鈦鐵礦粉末與活性炭粉末混合均勻得到混合物料，鈦鐵礦粉末和活性炭粉末分別占混合物料質(zhì)量的75％～90％、25％～10％；

(2)在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)下將混合物料置于微波功率為300～600W的條件下反應(yīng)5～30分鐘并冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物水洗至洗出液呈中性，再將水洗后的反應(yīng)產(chǎn)物干燥，即得磁性吸附劑。

本發(fā)明提供的第二種磁性吸附劑的制備方法，步驟如下：

(1)將鈦鐵礦粉末與活性炭粉末混合均勻得到混合物料，鈦鐵礦粉末和活性炭粉末分別占混合物料質(zhì)量的75％～90％、25％～10％；

(2)在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)下將混合物料置于微波功率為300～600W的條件下反應(yīng)5～30分鐘并冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物過100～200目篩；

(3)按照固液比為1kg：(10～50)L的比例向步驟(2)過篩后的反應(yīng)產(chǎn)物中加入鑭離子濃度為0.001～0.2mol/L的鑭鹽水溶液形成混合液，在攪拌下向所述混合液中滴加堿液直至混合液的pH值上升至8～11，停止攪拌，老化48～72小時(shí)，固液分離，將所得固相水洗至洗出液呈中性，然后將水洗后的固相干燥，即得磁性吸附劑。

上述第二種方法的步驟(3)中，在20～60℃的條件下進(jìn)行老化。

上述兩種方法中，所述鈦鐵礦粉末與活性炭粉末為過100～200目篩的粉體。

上述兩種方法的步驟(1)中，為了將鈦鐵礦粉末與活性炭粉末充分地混合均勻，有效增加鈦鐵礦粉末與活性炭粉末間的接觸面積，促進(jìn)步驟(2)微波炭熱還原反應(yīng)的進(jìn)行，優(yōu)選采用球磨或者高速粉碎機(jī)破碎的方式將鈦鐵礦粉末與活性炭粉末混合均勻。

上述第二種方法中，所述鑭鹽為氯化鑭或硝酸鑭。

上述第二種方法中，所述堿液的濃度為0.5～1mol/L，所述堿液優(yōu)選為碳酸鈉溶液或氫氧化鈉溶液。

上述第二種方法的步驟(3)中，攪拌操作的作用是使過篩后的反應(yīng)產(chǎn)物充分地在鑭鹽水溶液中分散，從而實(shí)現(xiàn)鑭在過篩后的反應(yīng)產(chǎn)物上的均勻負(fù)載，具體可采用磁力攪拌或機(jī)械攪拌。

本發(fā)明還提供了上述方法制備的磁性吸附劑，以及該磁性吸附劑在廢水除磷和除染料中的應(yīng)用。應(yīng)用時(shí)，將所述磁性吸附劑投加至pH值合適的含磷或/和含染料的廢水中，在攪拌、超聲或振蕩等條件下處理即可。本發(fā)明提供的磁性吸附劑在吸附磷和染料后，可利用其磁性將其從水體中快速方便地回收，回收后采用微波加熱處理即可實(shí)現(xiàn)磁性吸附劑的再生，進(jìn)而反復(fù)使用。

將本發(fā)明提供的磁性吸附劑用于除磷，當(dāng)磁性吸附劑的投加量為1g/L時(shí)，其對(duì)總磷濃度為10mg/L、pH值為3～7的含磷廢水的除磷率高于98％。該磁性吸附劑對(duì)總磷濃度為10mg/L、pH值為5.74含磷廢水中磷的吸附量可達(dá)到7.73mg/g。

將本發(fā)明提供的磁性吸附劑用于除染料，當(dāng)磁性吸附劑的投加量為1.6g/L時(shí)，其對(duì)活性艷紅濃度為100mg/L的廢水中活性艷紅的去除率高于99％，當(dāng)磁性吸附劑的投加量為0.3g/L時(shí)，其對(duì)剛果紅濃度為100mg/L的廢水中剛果紅的去除率高達(dá)91％。該磁性吸附劑對(duì)酸性紅88具有極強(qiáng)的吸附能力，對(duì)酸性紅88濃度為200mg/L、pH值為5.01的廢水中酸性紅88的吸附量高達(dá)600mg/g，特別適合用于處理含酸性紅88的廢水。

本發(fā)明的原理：鈦鐵礦主要含鈦和鐵兩種元素，鈦鐵礦本身具有弱磁性，本發(fā)明以鈦鐵礦為原料、活性炭為還原劑，在微波作用下將鈦鐵礦中以金屬?gòu)?fù)合物形式存在的鐵元素通過固體熱還原轉(zhuǎn)化成高活性的零價(jià)鐵，同時(shí)，在微波場(chǎng)的作用下，經(jīng)過炭熱還原，鈦鐵礦中會(huì)產(chǎn)生一定的孔隙結(jié)構(gòu)，高活性的零價(jià)鐵有利于對(duì)磷酸根以及染料的去除，鈦鐵礦經(jīng)碳熱還原產(chǎn)生的孔隙結(jié)構(gòu)能促進(jìn)其對(duì)磷和染料的吸附作用，此外，鈦鐵礦經(jīng)過活性炭的熱還原后，在鈦鐵礦表面產(chǎn)生的活性吸附位點(diǎn)有利于穩(wěn)定負(fù)載鑭離子，負(fù)載鑭離子能使磁性吸附劑的除磷和除染料的能力進(jìn)一步提升。鈦鐵礦經(jīng)過炭熱還原，其中的活性金屬組分(例如鐵元素)的價(jià)態(tài)的變化使得還原產(chǎn)物的磁性得到了提升，同時(shí),鈦鐵礦的還原產(chǎn)物中存在大量強(qiáng)磁性的FeTiO₃，因而得到的吸附劑具有明顯的磁性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明提供了新型的磁性吸附劑以及該吸附劑在廢水除磷和除染料中的應(yīng)用，由于該吸附劑以鈦鐵礦為原料，在微波作用下經(jīng)活性炭還原制備得到，或者在該基礎(chǔ)上載鑭后得到，鈦鐵礦中的鐵被還原后轉(zhuǎn)變成了對(duì)磷酸根和染料具有高反應(yīng)活性的零價(jià)鐵，在微波場(chǎng)的高熱作用下經(jīng)過炭熱還原，鈦鐵礦中會(huì)產(chǎn)生一定的孔隙結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能促進(jìn)其對(duì)磷和染料的吸附作用，載鑭后的吸附劑對(duì)磷酸根和染料的去除能力進(jìn)一步增強(qiáng)，因而該吸附劑具有除磷和除染料效果好的特點(diǎn)；鈦鐵礦經(jīng)過炭熱還原，其中的活性金屬組分(例如鐵元素)的價(jià)態(tài)的變化使得還原產(chǎn)物的磁性得到了提升，同時(shí),鈦鐵礦的還原產(chǎn)物中存在大量強(qiáng)磁性的FeTiO₃，因而該吸附劑比鈦鐵礦具有更優(yōu)異的磁性，在吸附廢水中的磷和染料后，利用其磁性可將其從水體中快速方便地回收，具有易于回收的優(yōu)勢(shì)。

2.實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)投加量大于1g/L時(shí)，在相同條件下本發(fā)明提供的未載鑭磁性吸附劑的除磷能力較商業(yè)活性炭更高，而當(dāng)投加量為1～4g/L時(shí)，在相同條件下本發(fā)明提供的載鑭磁性吸附劑的除磷能力較商業(yè)活性炭有顯著提升，當(dāng)投加量為1g/L時(shí)，本發(fā)明提供的磁性吸附劑對(duì)總磷濃度為10mg/L、pH值為3～7的含磷廢水的除磷率即可＞98％，本發(fā)明所述磁性吸附劑具有除磷效果好和適用的水體pH值范圍較廣的特點(diǎn)。

3.實(shí)驗(yàn)表明，將本發(fā)明提供的磁性吸附劑用于除染料，當(dāng)投加量為1.6g/L時(shí)，其對(duì)活性艷紅濃度為100mg/L的廢水中活性艷紅的去除率高于99％，當(dāng)投加量為0.3g/L時(shí)，其對(duì)剛果紅濃度為100mg/L的廢水中剛果紅的去除率高達(dá)91％，該磁性吸附劑具有良好的去除染料的能力，并且，該磁性吸附劑對(duì)酸性紅88具有極強(qiáng)的吸附能力，對(duì)酸性紅88濃度為200mg/L、pH值為5.01的廢水中酸性紅88的吸附量高達(dá)600mg/g，特別適合用于處理含酸性紅88的廢水。

4.由于鈦鐵礦在我國(guó)的儲(chǔ)量十分豐富，價(jià)格低廉，本發(fā)明所述方法以鈦鐵礦為原料制備磁性吸附劑，不但操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，因而與商業(yè)活性炭相比，本發(fā)明提供的磁性吸附劑具有成本低廉的優(yōu)勢(shì)，加之該磁性吸附劑的回收和再生的難度低，因而使用該磁性吸附劑處理廢水，能夠有效降低廢水的處理成本，該吸附劑具有廣闊的應(yīng)用前景。

5.本發(fā)明提供的方法還為鈦鐵礦的綜合利用提供了新的思路，豐富了鈦鐵礦的利用方式，拓展了鈦鐵礦的應(yīng)用領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為實(shí)施例2制備的磁性吸附劑與原料鈦鐵礦的XRD圖譜，其中，曲線(a)原料為鈦鐵礦的XRD圖譜，曲線(b)為磁性吸附劑的XRD圖譜；

圖2為實(shí)施例3制備的磁性吸附劑、實(shí)施例8制備的載鑭磁性吸附劑、鈦鐵礦、以及商業(yè)活性炭的除磷率對(duì)比曲線；

圖3為實(shí)施例9制備的載鑭磁性吸附劑在不同pH值條件下的除磷率曲線。

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述磁性吸附劑及其制備方法以及該磁性吸附劑在廢水除磷和除染料中的應(yīng)用作進(jìn)一步說明。

下述各實(shí)施例中，所述鈦鐵礦來自中國(guó)攀枝花，其中的主要元素及含量為：O-45.07wt.％，F(xiàn)e-21.73wt.％，Ti-20.76wt.％；所述活性炭為椰殼活性炭，其碘值為1050mg/g。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，制備磁性吸附劑，步驟如下：

(1)分別將鈦鐵礦、活性炭粉碎，過200目篩得到鈦鐵礦粉末與活性炭粉末，稱取12g鈦鐵礦粉末和1.5g活性炭粉末，使用球磨機(jī)將鈦鐵礦粉末和活性炭粉末混合均勻得到混合物料；

(2)將步驟(1)所得混合物料置于石英管中并通氮?dú)庵脫Q掉石英管中的空氣，然后置于微波爐中在微波功率為300W的條件下反應(yīng)10分鐘，冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水洗滌至洗出液呈中性，將水洗后的反應(yīng)產(chǎn)物在105℃干燥去除水分并自然冷卻至室溫，即得磁性吸附劑。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，制備磁性吸附劑，步驟如下：

(1)分別將鈦鐵礦、活性炭粉碎，過200目篩得到鈦鐵礦粉末與活性炭粉末，稱取12g鈦鐵礦粉末和1.5g活性炭粉末，使用高效多功能粉碎機(jī)將鈦鐵礦粉末和活性炭粉末混合均勻得到混合物料；

(2)將步驟(1)所得混合物料置于石英管中并通氮?dú)庵脫Q掉石英管中的空氣，然后置于微波爐中在微波功率為600W的條件下反應(yīng)10分鐘，冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水洗滌至洗出液呈中性，將水洗后的反應(yīng)產(chǎn)物在105℃干燥去除水分并自然冷卻至室溫，即得磁性吸附劑。

原料鈦鐵礦和本實(shí)施例制備的磁性吸附劑的XRD圖譜如圖1中的曲線(a)和(b)所示，由圖1可知，本實(shí)施例制備的磁性吸附劑的XRD圖譜中出現(xiàn)了Fe的特征衍射峰，說明鈦鐵礦中的以金屬?gòu)?fù)合物形式存在的鐵在微波條件下被活性炭熱還原成了零價(jià)鐵。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中，制備磁性吸附劑，步驟如下：

(1)分別將鈦鐵礦、活性炭粉碎，過200目篩得到鈦鐵礦粉末與活性炭粉末，稱取12g鈦鐵礦粉末和3g活性炭粉末，使用高效多功能粉碎機(jī)將鈦鐵礦粉末和活性炭粉末混合均勻得到混合物料；

(2)將步驟(1)所得混合物料置于石英管中并通氮?dú)庵脫Q掉石英管中的空氣，然后置于微波爐中在微波功率為600W的條件下反應(yīng)10分鐘，冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水洗滌至洗出液呈中性，將水洗后的反應(yīng)產(chǎn)物在105℃干燥去除水分并自然冷卻至室溫，即得磁性吸附劑。

實(shí)施例4

本實(shí)施例中，制備磁性吸附劑，步驟如下：

(1)分別將鈦鐵礦、活性炭粉碎，過150目篩得到鈦鐵礦粉末與活性炭粉末，稱取15g鈦鐵礦粉末和5g活性炭粉末，使用球磨機(jī)將鈦鐵礦粉末和活性炭粉末混合均勻得到混合物料；

(2)將步驟(1)所得混合物料置于石英管中并通氬氣置換掉石英管中的空氣，然后置于微波爐中在微波功率為600W的條件下反應(yīng)5分鐘，冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水洗滌至洗出液呈中性，將水洗后的反應(yīng)產(chǎn)物在105℃干燥去除水分并自然冷卻至室溫，即得磁性吸附劑。

實(shí)施例5

本實(shí)施例中，制備磁性吸附劑，步驟如下：

(1)分別將鈦鐵礦、活性炭粉碎，過100目篩得到鈦鐵礦粉末與活性炭粉末，稱取13.5g鈦鐵礦粉末和1.5g活性炭粉末，使用球磨機(jī)將鈦鐵礦粉末和活性炭粉末混合均勻得到混合物料；

(2)將步驟(1)所得混合物料置于石英管中并通氬氣置換掉石英管中的空氣，然后置于微波爐中在微波功率為400W的條件下反應(yīng)30分鐘，冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水洗滌至洗出液呈中性，將水洗后的反應(yīng)產(chǎn)物在105℃干燥去除水分并自然冷卻至室溫，即得磁性吸附劑。

實(shí)施例6

本實(shí)施例中，制備磁性吸附劑，步驟如下：

(1)分別將鈦鐵礦、活性炭粉碎，過200目篩得到鈦鐵礦粉末與活性炭粉末，稱取12g鈦鐵礦粉末和1.5g活性炭粉末，使用球磨機(jī)將鈦鐵礦粉末和活性炭粉末混合均勻得到混合物料；

(2)將步驟(1)所得混合物料置于石英管中并通氮?dú)庵脫Q掉石英管中的空氣，然后置于微波爐中在微波功率為300W的條件下反應(yīng)10分鐘，冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物過100目篩；

(3)按照固液比為1kg：10L的比例向步驟(2)過篩后的反應(yīng)產(chǎn)物中加入鑭離子濃度為0.001mol/L的氯化鑭水溶液形成混合液，在轉(zhuǎn)速為50r/min的磁力攪拌條件下向所述混合液中滴加濃度為0.5mol/L的碳酸鈉溶液直至混合液的pH值上升至8，停止攪拌，在室溫(20～30℃)老化48小時(shí)，過濾，將所得固相用去離子水洗滌至洗出液呈中性，將水洗后的固相在105℃干燥去除水分并自然冷卻至室溫，即得載鑭磁性吸附劑。

實(shí)施例7

本實(shí)施例中，制備磁性吸附劑，步驟如下：

(1)分別將鈦鐵礦、活性炭粉碎，過200目篩得到鈦鐵礦粉末與活性炭粉末，稱取12g鈦鐵礦粉末和3g活性炭粉末，使用高效多功能粉碎機(jī)將鈦鐵礦粉末和活性炭粉末混合均勻得到混合物料；

(2)將步驟(1)所得混合物料置于石英管中并通氮?dú)庵脫Q掉石英管中的空氣，然后置于微波爐中在微波功率為600W的條件下反應(yīng)10分鐘，冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物過150目篩；

(3)按照固液比為1kg：50L的比例向步驟(2)過篩后的反應(yīng)產(chǎn)物中加入鑭離子濃度為0.002mol/L的氯化鑭水溶液形成混合液，在轉(zhuǎn)速為60r/min的磁力攪拌條件下向所述混合液中滴加濃度為0.8mol/L的氫氧化鈉溶液直至混合液的pH值上升至9，停止攪拌，在室溫(20～30℃)老化64小時(shí)，過濾，將所得固相用去離子水洗滌至洗出液呈中性，將水洗后的固相在105℃干燥去除水分并自然冷卻至室溫，即得載鑭磁性吸附劑。

實(shí)施例8

本實(shí)施例中，制備磁性吸附劑，步驟如下：

(1)分別將鈦鐵礦、活性炭粉碎，過200目篩得到鈦鐵礦粉末與活性炭粉末，稱取12g鈦鐵礦粉末和3g活性炭粉末，使用高效多功能粉碎機(jī)將鈦鐵礦粉末和活性炭粉末混合均勻得到混合物料；

(2)將步驟(1)所得混合物料置于石英管中并通氮?dú)庵脫Q掉石英管中的空氣，然后置于微波爐中在微波功率為600W的條件下反應(yīng)10分鐘，冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物過200目篩；

(3)按照固液比為1kg：50L的比例向步驟(2)過篩后的反應(yīng)產(chǎn)物中加入鑭離子濃度為0.02mol/L的氯化鑭水溶液形成混合液，在轉(zhuǎn)速為50r/min的機(jī)械攪拌條件下向所述混合液中滴加濃度為1mol/L的氫氧化鈉溶液直至混合液的pH值上升至10，停止機(jī)械攪拌，在室溫(20～30℃)老化72小時(shí)，過濾，將所得固相用去離子水洗滌至洗出液呈中性，將水洗后的固相在105℃干燥去除水分并自然冷卻至室溫，即得載鑭磁性吸附劑。

實(shí)施例9

本實(shí)施例中，制備磁性吸附劑，步驟如下：

(1)分別將鈦鐵礦、活性炭粉碎，過200目篩得到鈦鐵礦粉末與活性炭粉末，稱取12g鈦鐵礦粉末和3g活性炭粉末，使用高效多功能粉碎機(jī)將鈦鐵礦粉末和活性炭粉末混合均勻得到混合物料；

(2)將步驟(1)所得混合物料置于石英管中并通氮?dú)庵脫Q掉石英管中的空氣，然后置于微波爐中在微波功率為600W的條件下反應(yīng)10分鐘，冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物過200目篩；

(3)按照固液比為1kg：50L的比例向步驟(2)過篩后的反應(yīng)產(chǎn)物中加入鑭離子濃度為0.12mol/L的硝酸鑭水溶液形成混合液，在轉(zhuǎn)速為60r/min的機(jī)械攪拌條件下向所述混合液中滴加濃度為1mol/L的氫氧化鈉溶液直至混合液的pH值上升至11，停止機(jī)械攪拌，在室溫(20～30℃)老化72小時(shí)，過濾，將所得固相用去離子水洗滌至洗出液呈中性，將水洗后的固相在105℃干燥去除水分并自然冷卻至室溫，即得載鑭磁性吸附劑。

實(shí)施例10

本實(shí)施例中，制備磁性吸附劑，步驟如下：

(1)分別將鈦鐵礦、活性炭粉碎，過200目篩得到鈦鐵礦粉末與活性炭粉末，稱取12g鈦鐵礦粉末和3g活性炭粉末，使用高效多功能粉碎機(jī)將鈦鐵礦粉末和活性炭粉末混合均勻得到混合物料；

(2)將步驟(1)所得混合物料置于石英管中并通氮?dú)庵脫Q掉石英管中的空氣，然后置于微波爐中在微波功率為600W的條件下反應(yīng)10分鐘，冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物過200目篩；

(3)按照固液比為1kg：50L的比例向步驟(2)過篩后的反應(yīng)產(chǎn)物中加入鑭離子濃度為0.2mol/L的氯化鑭水溶液形成混合液，在轉(zhuǎn)速為80r/min的機(jī)械攪拌條件下向所述混合液中滴加濃度為1mol/L的氫氧化鈉溶液直至混合液的pH值上升至11，停止機(jī)械攪拌，在室溫(20～30℃)老化72小時(shí)，過濾，將所得固相用去離子水洗滌至洗出液呈中性，將水洗后的固相在105℃干燥去除水分并自然冷卻至室溫，即得載鑭磁性吸附劑。

實(shí)施例11

本實(shí)施例中，制備磁性吸附劑，步驟如下：

(1)分別將鈦鐵礦、活性炭粉碎，過150目篩得到鈦鐵礦粉末與活性炭粉末，稱取15g鈦鐵礦粉末和5g活性炭粉末，使用球磨機(jī)將鈦鐵礦粉末和活性炭粉末混合均勻得到混合物料；

(2)將步驟(1)所得混合物料置于石英管中并通氬氣置換掉石英管中的空氣，然后置于微波爐中在微波功率為600W的條件下反應(yīng)5分鐘，冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物過150目篩；

(3)按照固液比為1kg：20L的比例向步驟(2)過篩后的反應(yīng)產(chǎn)物中加入鑭離子濃度為0.1mol/L的氯化鑭水溶液形成混合液，在轉(zhuǎn)速為100r/min的機(jī)械攪拌條件下向所述混合液中滴加濃度為1mol/L的氫氧化鈉溶液直至混合液的pH值上升至11，停止機(jī)械攪拌，置于60℃的水浴中老化48小時(shí)，過濾，將所得固相用去離子水洗滌至洗出液呈中性，將水洗后的固相在105℃干燥去除水分并自然冷卻至室溫，即得載鑭磁性吸附劑。

實(shí)施例12

本實(shí)施例中，制備磁性吸附劑，步驟如下：

(1)分別將鈦鐵礦、活性炭粉碎，過100目篩得到鈦鐵礦粉末與活性炭粉末，稱取13.5g鈦鐵礦粉末和1.5g活性炭粉末，使用球磨機(jī)將鈦鐵礦粉末和活性炭粉末混合均勻得到混合物料；

(2)將步驟(1)所得混合物料置于石英管中并通氬氣置換掉石英管中的空氣，然后置于微波爐中在微波功率為400W的條件下反應(yīng)30分鐘，冷卻至室溫，將所得反應(yīng)產(chǎn)物過100目篩；

(3)按照固液比為1kg：35L的比例向步驟(2)過篩后的反應(yīng)產(chǎn)物中加入鑭離子濃度為0.05mol/L的硝酸鑭水溶液形成混合液，在轉(zhuǎn)速為80/min的磁力攪拌條件下向所述混合液中滴加濃度為0.8mol/L的氫氧化鈉溶液直至混合液的pH值上升至10，停止攪拌，置于40℃的水浴中老化60小時(shí)，過濾，將所得固相用去離子水洗滌至洗出液呈中性，將水洗后的固相在105℃干燥去除水分并自然冷卻至室溫，即得載鑭磁性吸附劑。

應(yīng)用例1

本應(yīng)用中，將實(shí)施例3制備的磁性吸附劑、實(shí)施例8制備的載鑭磁性吸附劑、商業(yè)活性炭(椰殼活性炭)以及鈦鐵礦用于對(duì)模擬廢水除磷，考察它們的除磷效果。

將實(shí)施例3制備的磁性吸附劑過200目篩，取4份總磷濃度為10mg/L、pH值為5.74的溶液50mL作為模擬廢水，按照1g/L、2g/L、3g/L、4g/L的投加量投加前述過篩后的磁性吸附劑；取4份上述模擬廢水，按照1g/L、2g/L、3g/L、4g/L的投加量投加商業(yè)活性炭粉末；取3份上述模擬廢水，按照1g/L、2g/L、4g/L的投加量投加實(shí)施例8制備的載鑭磁性吸附劑；將鈦鐵礦粉末過200目篩，取3份上述模擬廢水，按照1g/L、2g/L、4g/L的投加量投加前述過篩后的鈦鐵礦粉末；投加完畢后，于室溫在120r/min的轉(zhuǎn)速下振蕩8h后，分別取上清液過濾，采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定濾液的總磷濃度，計(jì)算對(duì)模擬廢水的除磷率，比較實(shí)施例3制備的磁性吸附劑、實(shí)施例8制備的載鑭磁性吸附劑、商業(yè)活性炭以及鈦鐵礦的除磷能力，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，鈦鐵礦粉末的除磷效果最差，而且隨著投加量的增加，鈦鐵礦粉末的除磷率基本未發(fā)生變化；實(shí)施例3制備的磁性吸附劑、商業(yè)活性碳粉末以及實(shí)施例8制備的載鑭磁性吸附劑的除磷率都高于鈦鐵礦粉末，在投加量為1g/L的條件下，實(shí)施例3制備的磁性吸附劑的除磷率略高于商業(yè)活性炭的除磷率，隨著投加量的增加，實(shí)施例3制備的磁性吸附劑的除磷率都比商業(yè)活性炭的除磷率有較為明顯的提升；實(shí)施例8制備的載鑭磁性吸附劑的除磷率最高，明顯高于實(shí)施例3制備的磁性吸附劑和商業(yè)活性炭的除磷率。

應(yīng)用例2

本應(yīng)用例中，將實(shí)施例6和實(shí)施例10制備的載鑭磁性吸附劑應(yīng)用于對(duì)模擬廢水除磷，考察它們的除磷效果。

取2份總磷濃度為10mg/L、pH值為5.74的溶液50mL作為模擬廢水，向其中一份模擬廢水中投加0.2g實(shí)施例6制備的載鑭磁性吸附劑，向另一份模擬廢水中投加0.05g實(shí)施例10制備的載鑭磁性吸附劑，在室溫置于功率為120W的超聲波清洗器中超聲30分鐘，分別取上清液過濾，采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定濾液的總磷濃度，結(jié)果表明，實(shí)施例6制備的載鑭磁性吸附劑對(duì)模擬廢水的除磷率為71.4％，實(shí)施例10制備的載鑭磁性吸附劑對(duì)模擬廢水的除磷率為100％。

應(yīng)用例3

本應(yīng)用例中，將實(shí)施例7和實(shí)施例8制備的載鑭磁性吸附劑應(yīng)用于對(duì)模擬廢水除磷，考察它們對(duì)模擬廢水中磷的吸附量。

取總磷濃度為10mg/L、pH值為5.74的溶液50mL作為模擬廢水，向模擬廢水中投加0.05g實(shí)施例7制備的載鑭磁性吸附劑，于室溫在180r/min的轉(zhuǎn)速下振蕩3h，取上清液過濾，采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定濾液的總磷濃度，結(jié)果表明，實(shí)施例7制備的載鑭磁性吸附劑對(duì)磷的吸附量高達(dá)7.23mg/g。

取總磷濃度為10mg/L、pH值為5.74的溶液50mL作為模擬廢水，向模擬廢水中投加0.05g實(shí)施例8制備的載鑭磁性吸附劑，于室溫在180r/min的轉(zhuǎn)速下振蕩2h，取上清液過濾，采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定濾液的總磷濃度，結(jié)果表明，實(shí)施例8制備的載鑭磁性吸附劑對(duì)磷的吸附量高達(dá)7.73mg/g。

應(yīng)用例4

本應(yīng)用例中，將實(shí)施例9制備的載鑭磁性吸附劑用于在不同pH值條件下進(jìn)行除磷，考察該吸附劑在不同pH值條件下的除磷能力。

取6份總磷濃度為10mg/L的溶液，分別調(diào)節(jié)各溶液的pH值至3、5、6、7、9、11形成模擬廢水，按照1g/L的投加量投加實(shí)施例9制備的載鑭磁性吸附劑，于室溫在150rpm的轉(zhuǎn)速下振蕩3h，分別用0.45μm濾膜取上清液過濾，然后采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定濾液的總磷濃度，計(jì)算除磷率，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，當(dāng)模擬廢水的pH值為3～7時(shí)，實(shí)施例9制備的載鑭磁性吸附劑的除磷率都保持在98％以上，當(dāng)模擬廢水的pH值為9～11時(shí)，該載鑭磁性吸附劑的除磷率在80％左右，這說明本發(fā)明提供的載鑭磁性吸附劑在除磷時(shí)，適用的水體pH值范圍較廣，尤其適用于pH值為3～7范圍的水體的除磷。

應(yīng)用例5

本應(yīng)用例中，將實(shí)施例1制備的磁性吸附劑用于去除模擬廢水中酸性紅88，考察該吸附劑對(duì)模擬廢水中酸性紅88的吸附量。

取酸性紅88濃度為200mg/L、pH值為5.01的溶液50mL作為模擬廢水，向模擬廢水中投加0.01g實(shí)施例1制備的磁性吸附劑，在室溫置于功率為120W的超聲波清洗器中超聲30分鐘，取上清液過濾，采用紫外分光光度法測(cè)定濾液中酸性紅88的濃度，計(jì)算吸附量，結(jié)果表明，實(shí)施例1制備的磁性吸附劑對(duì)酸性紅88的吸附量高達(dá)600mg/g。

應(yīng)用例6

本應(yīng)用例中，將實(shí)施例8制備的載鑭磁性吸附劑用于去除模擬廢水中的活性艷紅，考察該吸附劑對(duì)模擬廢水中活性艷紅的去除率。

將活性艷紅用去離子水配制成活性艷紅濃度為100mg/L的溶液作為模擬廢水，取50mL模擬廢水并向其中投加0.08g實(shí)施例8制備的載鑭磁性吸附劑，在室溫置于功率為120W的超聲波清洗器中超聲30分鐘，取上清液過濾，采用紫外分光光度法測(cè)定濾液中活性艷紅的濃度，計(jì)算活性艷紅去除率，結(jié)果表明，活性艷紅去除率大于99％。

應(yīng)用例7

本應(yīng)用中，將實(shí)施例9制備的載鑭磁性吸附劑用于去除模擬廢水中的剛果紅，考察該吸附劑對(duì)模擬廢水中剛果紅的去除率。

將剛果紅用去離子水配制成剛果紅濃度為100mg/L的溶液作為模擬廢水，取50mL模擬廢水并向其中投加0.015g實(shí)施例9制備的載鑭磁性吸附劑，于室溫在200r/min的轉(zhuǎn)速下振蕩3h，取上清液過濾，采用紫外分光光度法測(cè)定濾液中剛果紅的濃度，計(jì)算剛果紅去除率，結(jié)果表明，剛果紅去除率為91％。