用于吸附劇毒污染物Cr(VI)介孔羥基氧化鐵吸附劑的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及精細化學品羥基氧化鐵材料制備和應用的技術領域，確切的說是一種用于劇毒污染物Cr(VI)吸附的介孔羥基氧化鐵的制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]重金屬鉻污染主要來源于采礦、電鍍、皮革鞣制等工業廢水和垃圾滲濾液等。鉻在水環境中存在的價態主要是Cr(III)和Cr(VI)，不同價態鉻化合物的毒性不同，尤以Cr (VI)的毒性最大。含Cr(VI)的工業廢水易引起地表水和地下水的鉻污染，對生態環境造成嚴重危害。國家環保部的資料顯示，全國每年因重金屬污染而減產的糧食多達一千多萬噸，其中，受鉻等重金屬污染的耕地面積近2000萬公頃，約占耕地總面積的1/5。鉻可以通過消化道、呼吸道和皮膚等途徑侵入人體，主要蓄積在肝腎和內分泌腺中，引起慢性中毒，導致局部器官損壞進并進一步惡化。鉻已被列為對人體危害最大的8種化學物質之一，也是國際公認的3種致癌金屬物之一。此外，海洋水生生物對鉻有較強的富集能力，鉻濃度為5mg/L時會使魚類中毒，而濃度達20mg/L時可使魚類死亡。鑒于Cr(VI)污染的嚴重危害，含Cr(VI)廢水的治理就顯得尤為迫切了。
[0003]傳統鉻污染的處理技術主要包括化學沉淀、反滲透、離子交換和共沉淀法等，但這些方法的處理成本普遍較高，尤其是在污染物濃度較低時表現得尤為突出。和傳統的廢水處理方法相比，吸附法具有簡便、容易操作、選擇性高和通用性強等優點，尤其是它能夠有效凈化低濃度的重金屬離子廢水。
[0004]最近，CN101875003A公開了一種具有Cr離子空穴的吸附樹脂的制備方法。該方法向乙醇水溶液中加入殼聚糖、甲基丙烯酸單封端的聚乙二醇大單體、丙烯酸雙封端的聚乙二醇大單體、光引發劑、丙烯酸或甲基丙烯酸以及Cr'經紫外光照射，得固體產物，再經鹽酸浸泡、氨水調節其PH為7，烘干，得到具有Cr離子空穴的吸附樹脂。但該方法存在著大量使用有機溶劑、原料利用率低、過程較為繁瑣、反應條件較難控制等嚴重缺點。
[0005]綜上，開發制備工藝簡便、條件溫和、對劇毒污染物Cr(VI)具有優異吸附性能的低成本吸附劑具有重要的科學意義和良好的應用前景。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是:提供一種制備方法簡便、反應條件溫和的低成本氧化鐵吸附劑的制備方法，所制備的氧化鐵吸附劑對水體中的劇毒污染物Cr(VI)具有良好的吸附性能。
[0007]本發明解決其技術問題采用以下技術方案:
[0008]本發明提供的用于吸附劇毒污染物Cr(VI)的介孔羥基氧化鐵吸附劑的制備方法，具體是采用以下步驟的方法:
[0009](I)將無機鐵鹽Fe (NO3) 3.9H20、Fe2 (SO4) 3或FeCl 3溶液、沉淀劑尿素溶液和Pluronic三嵌段共聚物P123或F127的乙醇溶液混合，室溫下充分攪拌，得到混合溶液；
[0010](2)將所述混合溶液在干燥箱中加熱，制得羥基氧化鐵一Pluronic三嵌段共聚物的懸濁液；
[0011](3)所述懸濁液冷卻至室溫后，將其離心分離，得到的粗濾餅首先用蒸餾水洗滌后離心分離，前后共洗滌兩次，再用乙醇洗滌后離心分離，前后共洗滌三次，制得需要的濾餅；
[0012](4)所述濾餅經60?100°C下真空干燥4_12h，制得所述的吸附劑。
[0013]所述的無機鐵鹽、沉淀劑和Pluronic三嵌段共聚物的混合溶液采用以下方法制備:先用乙醇溶解所述的三嵌段共聚物，再將所述三嵌段共聚物的乙醇溶液依次與無機鐵鹽溶液和尿素溶液混合。
[0014]上述步驟(I)中，干燥箱中的混合液先用塑料薄膜密封，然后在80?100°C下加熱3?16h，進行均相沉淀反應。
[0015]所述混合溶液中Fe3+的濃度范圍為0.005-0.4mol/L、尿素的濃度范圍為
0.04-0.6mol/L、Pluronic 三嵌段共聚物的濃度范圍為 6.61 X 10 4-0.0288mol/L。
[0016]本發明提供的上述方法制備的吸附劑，其使用后可以采用以下方法再生:用pH ^ 12的堿性溶液浸泡吸附Cr (VI)后的介孔羥基氧化鐵樣品，攪拌0.5h后將上述懸浮物離心分離，用蒸餾水洗滌后離心分離，前后共洗滌兩次，再用乙醇洗滌I次后離心分離，然后放置在60°C的真空干燥箱中干燥過夜后取出，用于吸附水體中的劇毒污染物Cr(VI)。
[0017]本發明提供的技術方案是基于以下情況提出的:多孔材料的吸附性質與其物相結構、形貌和織構性質(比表面積、孔容和平均孔徑等)等物理化學性質密切相關，在溫和的溶液配制和隨后的均相沉淀反應過程中，采用P123或F127等Pluronic三嵌段共聚物結構調節劑有利于形成介孔結構的羥基氧化鐵，進而強化其吸附性能；此外，羥基氧化鐵表面豐富的羥基基團也有利于其結合Cr(VI)。
[0018]本發明與現有的氧化鐵類吸附劑相比，具有以下優點。
[0019]其一，制備方法簡便，毋須焙燒過程，一鍋實現了介孔羥基氧化鐵的可控制備；
[0020]其二，在80?100°C下加熱無機鐵鹽、沉淀劑和Pluronic三嵌段共聚物的混合溶液，所進行的均相沉淀反應溫度低，因而反應條件非常溫和；
[0021]其三，原料廉價，采用的沉淀劑為尿素、無機鐵鹽為Fe (NO3) 3.9H20、Fe2 (SO4)3和FeCl3;
[0022]其四，所制備的羥基氧化鐵對Cr(VI)的吸附動力學快、吸附量大，并且可以循環使用。
【附圖說明】
[0023]圖1為實施例1所制備的羥基氧化鐵在室溫下吸附Cr(VI)的動力學曲線。
[0024]圖2為實施例2所制備的羥基氧化鐵在室溫下吸附Cr(VI)的動力學曲線。
[0025]圖3為實施例3所制備的羥基氧化鐵在室溫下吸附Cr(VI)的動力學曲線。
[0026]圖4為實施例4所制備的羥基氧化鐵在室溫下吸附Cr(VI)的動力學曲線。
[0027]圖5為實施例5所制備的羥基氧化鐵在室溫下吸附Cr(VI)的動力學曲線。
[0028]圖6為實施例6所制備的羥基氧化鐵在室溫下吸附Cr(VI)的動力學曲線。
【具體實施方式】
[0029]下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，這些實施例僅僅是對本發明較佳實施方式的描述，但并不局限于下面所述內容。
[0030]實施例1:
[0031]室溫下將8.14g Fe (NO3)3.9H20溶解于少量蒸餾水中并在10mL容量瓶中定容，得溶液A ;將4.02g尿素溶解于少量蒸餾水中并在10mL容量瓶中定容，得溶液B ;向40mL無水乙醇中加入2.0g P123，攪拌30min得溶液C。然后，將溶液C分別與溶液A和溶液B在燒杯中混合(混合溶液中Fe3+濃度為0.084mol/L、尿素濃度為0.279mol/L、P123濃度為
0.025mol/L)，攪拌均勻后轉入85°C的干燥箱中加熱15h。將反應后冷卻至室溫的反應產物離心分離，初次分離出沉淀物，加入蒸餾水洗滌并分離(離心機轉速設為5000r/min)，重復操作兩次；再加入無水乙醇洗滌并分離(離心機轉速設為7000r/min)，重復操作三次。將處理后的沉淀物轉移至玻璃皿中，并放置到60°C的真空干燥箱中干燥12h，制得所述吸附劑。
[0032]測試Cr (VI)的吸附性能:配制100mL、50mg/L Cr (VI)的重鉻酸鉀溶液，溶液的pH用鹽酸調至2.5，室溫、中等強度攪拌下加入0.1lg上述吸附劑，攪拌120min后達到吸附平衡，測得其平衡吸附量為26.lmg/g(見圖1)。
[0033]實施例2:
[0034]將4.0394g Fe2 (SO4) 3溶解于少量蒸餾水中并在10mL容量瓶中定容，得溶液A ;將
4.0502g尿素溶解于少量蒸餾水中并在10mL容量瓶中定容，得溶液B ;向40mL無水乙醇中加入2.26g P123，攪拌30min得溶液C。然后，將溶液C分別與溶液A和溶液B在燒杯中混合(混合溶液中Fe3+濃度為0.008mol/L、尿素濃度為0.281mol/L、P123濃度為0.0283mol/L)，攪拌均勻后轉入80°C的干燥箱中加熱16h。將反應后冷卻至室溫的反應產物離心，初次分離出沉淀物，加入蒸餾水洗滌并分離(離心機轉速設為5000r/min)，重復操作兩次；再加入無水乙醇洗滌并分離(離心機轉速設為7000r/min)，