一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法
【專利摘要】本發明公開了一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法。將表面活性劑溶液緩慢滴加到三價鐵溶液中，攪拌形成均勻的微乳液；將強堿溶液緩慢滴入攪拌的微乳液中，調節pH值在12-13，滴加完畢后，持續快速攪拌使其混合均勻；將混合液轉移到高壓反應釜中，于80-140℃下水熱反應4h以上，固液分離、洗滌、干燥、研磨過篩后得表面活性劑改性的針鐵礦。本發明采用一步水熱法制備表面活性劑改性針鐵礦，不僅可以控制針鐵礦的納米顆粒尺寸和形貌，同時可以將納米顆粒進行表面改性，方法簡便易行；本發明的針鐵礦為表面經表面活性劑改性的形貌均一的長桿狀納米顆粒，可用于吸附水中有機污染物，且去除效果顯著。
【專利說明】一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境功能材料的制備【技術領域】，具體涉及一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法。
【背景技術】
[0002]在自然環境中，鐵元素主要以鐵(氫)氧化物礦物的形式存在，由于它們具有比表面積大，反應性強，能吸附重金屬和有機污染物質及具有較高的反應活性等特性，所以對四大圈層中物質成分及其彼此之間的輸運起著重要的調節作用。針鐵礦是自然界中廣泛存在且十分重要的鐵(氫)氧化物之一，穩定存在于酸性土壤中，其具有的界面作用和表面氧化還原反應在環境地球化學過程中起著十分重要的作用。在現代環境中，針鐵礦可以對大氣、水體和沉積物的有機污染物和重金屬離子進行吸附和催化氧化作用，改變它們的存在形態以及它們的遷移性、毒性和生態效應，因此針鐵礦在環境的治理和修復方面顯示了其優越的特性。
[0003]納米微粒由于具有更大的比表面且表面原子配位不足，較大塊材料有更多的表面吸附點位，具有更強的吸附性。針鐵礦作為天然的無機礦物，對水體中的金屬離子和有機物都有良好的吸附特性。鑒于這些，針對針鐵礦納米微粒吸附去除水體中的重金屬及某些有機污染的吸附效能和吸附機理都有一些報道。但天然的針鐵礦對有機物和金屬的吸附能力有限，為了使針鐵礦能得到更廣泛的應用，提高針鐵礦處理污水和廢水的能力，在使用針鐵礦處理廢水時，可考慮對針鐵礦進行改性。用表面活性劑對吸附劑進行改性后進而處理廢水是目前國內外環保研究者研究的熱點之一。但是用表面活性劑對針鐵礦進行表面改性并未報道。
[0004]Chengzhen Wei 等[Wei C，Qiao P, Nan Z: Size-controlled synthesis ofRod-like a -FeOOH nanostructure.Materials Science and Engineering: C.32(6)，1524 (2012).]在以FeCljP NaOH為原料水熱法制備針鐵礦過程中加入了絡合劑Na2EDTA,制備出了形貌均一的棒狀納米針鐵礦。但制備出的針鐵礦在用于吸附水中污染物時，仍與以往針狀礦一樣存在去除效果不理想的情況。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法。
[0006]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法，具體步驟為:
O將表面活性劑溶液緩慢滴加到三價鐵溶液中，攪拌形成均勻的微乳液；
2)將強堿溶液緩慢滴入攪拌的微乳液中，調節pH值在12-13，滴加完畢后，持續快速攪拌使其混合均勻；
3)將步驟2的混合液轉移到高壓反應釜中，于80-140°C下水熱反應4h以上，固液分離、洗滌、干燥、研磨過篩后得表面活性劑改性的針鐵礦。[0007]步驟(I)中所述的三價鐵溶液為FeCl3溶液，濃度為lmol/L ;表面活性劑溶液為十二烷基硫酸鈉(C12H25NaO4S)溶液，濃度為0.1-0.3mol/L ;攪拌時間為10_30min。
[0008]步驟(2)中所述的強堿溶液為NaOH或KOH溶液，濃度為0.5-lmol/L ;攪拌混合時間為30min ;所述的pH值優選12。
[0009]步驟(3)中所述的干燥溫度為60_70°C。
[0010]與【背景技術】相比，本發明的有益效果是:
I)本發明采用一步水熱法制備表面活性劑改性的針鐵礦，不僅可以控制針鐵礦的納米顆粒尺寸和形貌，同時可以將納米顆粒進行表面改性，方法簡便易行。
[0011]2)本發明的針鐵礦為表面經表面活性劑改性的形貌均一的長桿狀納米顆粒，可用于吸附水中有機污染物，且去除效果顯著。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明實施例2制備的產品的XRD圖。
[0013]圖2是本發明實施例2制備的產品的FT-1R圖。
[0014]圖3是本發明實施例2制備的產品的TEM圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合具體的實施例，進一步闡述本發明:
實施例1
將IOmmol的FeCl3.6H20和Immol的C12H25NaO4S (SDS)分別加入到IOmL的去離子水中攪拌至溶解，然后將SDS溶液緩慢滴加入FeCl3溶液中形成均勻的微乳液，再用1.0mol/L的NaOH緩慢調節微乳液pH至12.01，持續攪拌30min。隨后將混合液轉移到IOOmL的高壓反應釜，用蒸餾水稀釋至體積的80%，在100°C下加熱4h后，冷卻至室溫，然后進行抽濾，用蒸餾水反復清洗沉淀多次，之后在60°C干燥12h，經研磨過篩(< 0.35mm)后制得長桿狀的表面活性劑改性的針鐵礦。
[0016]實施例2
將IOmmol的FeCl3.6H20和3mmol的C12H25NaO4S (SDS)分別加入到IOmL的去離子水中攪拌至溶解，然后將SDS溶液緩慢滴加入FeCl3溶液中形成均勻的微乳液，再用1.0mol/L的KOH緩慢調節微乳液pH至12.01，持續攪拌30min。隨后將混合液轉移到IOOmL的高壓反應釜，用蒸餾水稀釋至體積的80%，在140°C下加熱8h后，冷卻至室溫，然后進行抽濾，用蒸餾水反復清洗沉淀多次，之后在60°C干燥12h，經研磨過篩(< 0.35mm)后制得長桿狀的表面活性劑改性的針鐵礦。制得產品的XRD、FT-1R及TEM圖如附圖1_3所示。其中FT-1R圖可以發現在2918 CnT1和2850 cnT1處各出現一個吸收峰，它們分別對應于亞甲基和甲基的對稱和不對稱的伸縮振動峰，在1215CHT1出現的吸收峰是-S=O的彎曲振動峰，這些都表明a-FeOOH表面有SDS附著。TEM圖可以看出，制備的針鐵礦為形貌均一，表面光滑的長桿狀納米顆粒。
[0017]實施例3
將IOmmol的FeCl3.6Η20和3mmol的C12H25NaO4S (SDS)分別加入到IOmL的去離子水中攪拌至溶解，然后將SDS溶液緩慢滴加入FeCl3溶液中形成均勻的微乳液，再用1.0mol/L的NaOH緩慢調節微乳液pH至12.01，持續攪拌30min。隨后將混合液轉移到IOOmL的高壓反應釜，用蒸餾水稀釋至體積的80%，在80°C下加熱8h后，冷卻至室溫，然后進行抽濾，用蒸餾水反復清洗沉淀多次，之后在60°C干燥12h，經研磨過篩(< 0.35mm)后制得長桿狀的表面活性劑改性的針鐵礦。
[0018]實施例4
將IOmmol的FeCl3.6H20和2mmol的C12H25NaO4S (SDS)分別加入到IOmL的去離子水中攪拌至溶解，然后將SDS溶液緩慢滴加入FeCl3溶液中形成均勻的微乳液，再用0.5mol/L的NaOH緩慢調節微乳液pH至12.01，持續攪拌30min。隨后將混合液轉移到IOOmL的高壓反應釜，用蒸餾水稀釋至體積的80%，在120°C下加熱8h后，冷卻至室溫，然后進行抽濾，用蒸餾水反復清洗沉淀多次，之后在60°C干燥12h，經研磨過篩(< 0.35mm)后制得長桿狀的表面活性劑改性的針鐵礦。
[0019]對比例
將IOmmol的FeCl3.6H20和2mmol的Na2EDTA分別加入到IOmL的去離子水中攪拌至溶解，然后將SDS溶液緩慢滴加入FeCl3溶液中形成均勻的微乳液，再用0.5mol/L的NaOH緩慢調節微乳液PH至12.01，持續攪拌30min。隨后將混合液轉移到IOOmL的高壓反應釜，用蒸餾水稀釋至體積的80%，在120°C下加熱8h后，冷卻至室溫，然后進行抽濾，用蒸餾水反復清洗沉淀多次，之后在60°C干燥12h，經研磨過篩(< 0.35mm)后制得棒狀的針鐵礦。
[0020]應用例
將實施例1至實施例4及對比例制得的針鐵礦分別用于吸附亞甲基藍初始濃度為200mg/L的水溶液，針鐵礦投加量均為0.5g/L，溫度為30°C，pH為6.69時，實驗結果證明實施例制得針鐵礦的吸附效果都為53%以上，而對比例的吸附效果僅為20%。
【權利要求】
1.一種合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法，其特征在于具體步驟為: 步驟(I )、將表面活性劑溶液緩慢滴加到三價鐵溶液中，攪拌形成均勻的微乳液； 步驟(2)、將強堿溶液緩慢滴入攪拌的微乳液中，調節pH值在12-13，滴加完畢后，持續快速攪拌使其混合均勻； 步驟(3)、將步驟2的混合液轉移到高壓反應釜中，于80-140°C下水熱反應4h以上，固液分離、洗滌、干燥、研磨過篩后得表面活性劑改性的針鐵礦。
2.根據權利要求1所述的合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法，其特征在于步驟(1)中所述的三價鐵溶液為FeCl3溶液，濃度為lmol/L ;表面活性劑溶液為十二烷基硫酸鈉溶液，濃度為0.1-0.3mol/L ;攪拌時間為10_30min。
3.根據權利要求1所述的合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法，其特征在于步驟(2)中所述的強堿溶液為NaOH或KOH溶液，濃度為0.5-lmol/L ;攪拌混合時間為30min ;所述的pH值為12。
4.根據權利要求1所述的合成表面活性劑改性的針鐵礦的方法，其特征在于步驟(3)中所述的干燥溫度為6 0-70°C。
【文檔編號】B82Y40/00GK103599765SQ201310583227
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月19日 優先權日:2013年11月19日
【發明者】張晉華, 朱曉萌, 徐寸發, 于昆, 張春艷 申請人:南京理工大學