申请日2012.04.23
公开(公告)日2012.08.15
IPC分类号B01J20/06; B01J20/28; B01J20/30; C02F101/36; C02F1/58; C02F101/34; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种处理2-氯-3-吡啶甲醛废水磁性纳米材料制备方法，将1.5~3.0g四丁基磷酸铵、4.5~6.0g六水合硝酸钴置于100mL烧杯中，加入5.0~7.5mL浓硝酸、30~45mL去离子水，搅拌、溶解;混合物置于频率为30KHz的超声波水浴中2~3h，加入浓度为1.0mol/L NaOH10~15mL，利用外加磁场，将反应所得糊状物分离、干燥，得到Co2O3沉淀;上述沉淀用丙酮、去离子水各洗涤3次，在50mL0.2~0.5mol/L NaBH4溶液中活化2~4h，微孔膜过滤，经磁场分离得到固体粉末，在130°C恒温真空干燥箱中干燥30~50min，冷却至室温，加入1.5mol/L的三乙醇胺15~25mL;在频率为20KHz超声波水浴中20~25min，外加磁场分离。
权利要求书
1.一种处理2-氯-3-吡啶甲醛废水磁性纳米材料的制备方法，其特征在于具体制备过程为：
(1)将1.5~3.0g四丁基磷酸铵、4.5~6.0g六水合硝酸钴置于100mL烧杯中，依次加入5.0~7.5mL浓硝酸，30~45mL去离子水，搅拌、溶解;
(2)将混合物溶液置于频率为30KHz的超声波水浴中2~3h，加入浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液10~15mL，利用外加磁场，将反应所得糊状物分离，干燥，得到Co2O3沉淀;
(3)将上述沉淀依次用丙酮、去离子水各洗涤3次后，置于50mL浓度为0.2~0.5mol/LNaBH4溶液中活化处理2~4h，微孔膜过滤后，经磁场分离得到Co2O3固体粉末，在130°C恒温真空干燥箱中干燥30~50min，冷却至室温;
(4)加入浓度为1.5mol/L的三乙醇胺15~25mL后，在频率为20KHz的超声波水浴中20~25min，外加磁场分离。
说明书
一种处理2-氯-3-吡啶甲醛废水磁性纳米材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种处理2氯-3-吡啶甲醛废水的材料制备方法，尤其涉及磁性纳米材料的制备方法，属于甲醛废水处理技术领域。
背景技术
2氯-3-吡啶甲醛，因吡啶环的存在，使得分子化学性质稳定，是甲醛废水中难以除去的成分，刺激性强;浓度低时，抑制水中微生物的生长;高浓度时，使蛋白质变质，微生物难以生存，严重影响水质。
目前，国内外研究者对甲醛废水处理的方法局限在化学、生物法。氧化技术工艺简单，氧化处理效果好，无二次污染，但氧化剂消耗量大，费用高;吹脱法操作简单，成本少，但只适用于高浓度的甲醛废水;生物处理法工艺成熟，处理效果好，费用低，但只适用于低浓度甲醛废水。
其实，吸附法已成为污水处理的常用方法，具有操作简单、效率高的特点。与其他吸附剂相比，纳米级材料吸附剂具有更大的比表面积，吸附量更大，吸附效率更高。但纳米级颗粒极小，经微孔膜过滤时易流失，且吸附剂分散到水溶液中形成凝胶状，不利于固液分离，影响吸附效率。因此，我们有必要研究一种磁性纳米材料，提高纳米材料吸附剂的稳定性，增强纳米材料的吸附力，能够高效处理2氯-3-吡啶甲醛废水。
发明内容
本发明针对现有纳米吸附剂材料的技术不足，提供了一种磁性纳米材料的制备方法，目的在于能够高效处理2-氯-3-吡啶甲醛废水，将该磁性纳米材料投放到废水中，使其对2-氯-3-吡啶甲醛的吸附率高达99%以上，起到净化水质的效果。
本发明所采用的原料为：四丁基磷酸铵、六水合硝酸钴、浓硝酸、去离子水、氢氧化钠、丙酮、NaBH4、三乙醇胺，利用外加磁场，合成磁性Co2O3纳米材料，并在三乙醇胺中进行改性处理，可最大限度吸附2-氯-3-吡啶甲醛，吸附率在99.5%以上;在外加磁场下，吸附后的磁性Co2O3纳米材料可在中性溶液中解析，得到再生吸附剂，经12次循环使用，吸附能力为原吸附剂的87%，实现对废水的高效处理、净化的目的。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种处理2-氯-3-吡啶甲醛废水的磁性纳米材的料制备方法，该方法采用四丁基磷酸铵、六水合硝酸钴、浓硝酸、去离子水、氢氧化钠、丙酮、NaBH4、三乙醇胺为原料，通过利用外加磁场，合成磁性Co2O3纳米材料，并在三乙醇胺中进行改性处理。将该磁性Co2O3纳米材料投放到废水中，对2-氯-3-吡啶甲醛的吸附率可达99.5%以上。
本发明中处理2氯-3-吡啶甲醛废水的磁性纳米材料的的合成过程：
(1)将1.5~3.0g四丁基磷酸铵、4.5~6.0g六水合硝酸钴置于100mL烧杯中，依次加入5.0~7.5mL浓硝酸，30~45mL去离子水，搅拌、溶解后，将混合物溶液置于频率为30KHz的超声波水浴中2~3h，加入浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液10~15mL，利用外加磁场，将反应所得糊状物分离，干燥，得到Co2O3沉淀。
(2)将上述所得沉淀依次用丙酮、去离子水各洗涤3次后，置于50mL浓度为0.2~0.5mol/L NaBH4溶液中活化处理2~4h，微孔膜过滤后，经磁场分离得到Co2O3固体粉末，在130°C恒温真空干燥箱中干燥30~50min，冷却至室温，加入浓度为1.5mol/L的三乙醇胺15~25mL，最后，在频率为20KHz的超声波水浴中20~25min，外加磁场分离。
一种处理2-氯-3-吡啶甲醛废水的磁性纳米材料的使用方法：将该磁性Co2O3纳米材料以质量比1：1250~1600投放到2氯-3-吡啶甲醛废水中，3~5天后测定吸附率及废水中2氯-3-吡啶甲醛的含量;在外加磁场下，将吸附后的磁性Co2O3纳米材料置于中性溶液中解析，并对再生吸附材料进行循环试验，经12次后，测定其吸附能力。
本发明制备得到的磁性Co2O3纳米材料，其特征在于：外观为白色固体粉末，粒径为72~96nm，比表面积为14.5~38.2m2/g;在中性溶液、外加磁场存在的条件下，可解析得到再生吸附剂，经12次循环使用，吸附能力为原吸附剂的87%。
本发明的有益效果是：
1.适用的甲醛浓度范围宽，对2-氯-3-吡啶甲醛废水的吸附率达99.5%以上，;
2. 在中性溶液、外加磁场存在的条件下，可解析得到再生吸附剂，经12次循环使用，吸附能力为原吸附剂的87%。
具体实施方式
本发明所采用的原料为：四丁基磷酸铵、六水合硝酸钴、浓硝酸、去离子水、氢氧化钠、丙酮、NaBH4、三乙醇胺，利用外加磁场，合成磁性Co2O3纳米材料，并在三乙醇胺中进行改性处理，可最大限度吸附2-氯-3-吡啶甲醛，吸附率在99.5%以上;在外加磁场下，吸附后的磁性Co2O3纳米材料可在中性溶液中解析，得到再生吸附剂，经12次循环使用，吸附能力为原吸附剂的87%，实现对废水的高效处理、净化的目的。
本发明中采用的技术方案是：
(1)将1.5~3.0g四丁基磷酸铵、4.5~6.0g六水合硝酸钴置于100mL烧杯中，依次加入5.0~7.5mL浓硝酸，30~45mL去离子水，搅拌、溶解后，将混合物溶液置于频率为30KHz的超声波水浴中2~3h，加入浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液10~15mL，利用外加磁场，将反应所得糊状物分离，干燥，得到Co2O3沉淀。
(2)将上述所得沉淀依次用丙酮、去离子水各洗涤3次后，置于50mL浓度为0.2~0.5mol/LNaBH4溶液中活化处理2~4h，微孔膜过滤后，经磁场分离得到Co2O3固体粉末，在130°C恒温真空干燥箱中干燥30~50min，冷却至室温，加入浓度为1.5mol/L的三乙醇胺15~25mL，最后，在频率为20KHz的超声波水浴中20~25min，外加磁场分离。
一种处理2-氯-3-吡啶甲醛废水的磁性纳米材料的使用方法：将该磁性Co2O3纳米材料以质量比1：1250~1600投放到2氯-3-吡啶甲醛废水中，1~2小时后测定吸附率及废水中2氯-3-吡啶甲醛的含量;在外加磁场下，将吸附后的Co2O3纳米材料置于中性溶液中解析，并对再生吸附材料进行循环试验，经12次后，测定其吸附能力。
实例1：
将1.5g四丁基磷酸铵、4.5g六水合硝酸钴置于100mL烧杯中，依次加入5.0mL浓硝酸，30mL去离子水，搅拌、溶解;将混合物溶液置于频率为30KHz的超声波水浴中2h，加入浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液10mL，利用外加磁场，将反应所得糊状物分离，干燥，得到Co2O3沉淀;将上述所得沉淀依次用丙酮、去离子水各洗涤3次后，置于50mL浓度为0.2mol/LNaBH4溶液中活化处理2h，微孔膜过滤后，经磁场分离得到Co2O3固体粉末，在130°C恒温真空干燥箱中干燥30min，冷却至室温，加入浓度为1.5mol/L的三乙醇胺15mL;在频率为20KHz的超声波水浴中20min，外加磁场分离。
将该磁性Co2O3纳米材料以质量比1：1250投放到2-氯-3-吡啶甲醛废水中，3小时后测定吸附率及废水中2氯-3-吡啶甲醛的含量;在外加磁场下，将吸附后的Co2O3纳米材料置于中性溶液中解析，并对再生吸附材料进行循环试验，经12次后，测定其吸附能力。
实验结果表明：磁性Co2O3纳米材料对2-氯-3-吡啶甲醛废水的吸附率达99.5%，废水中2-氯-3-吡啶甲醛检测不出;解析的再生吸附剂，经12次循环使用后，吸附能力为原吸附剂的85%。
实例2：
将2.5g四丁基磷酸铵、5.0g六水合硝酸钴置于100mL烧杯中，依次加入6.0mL浓硝酸，35mL去离子水，搅拌、溶解后，将混合物溶液置于频率为30KHz的超声波水浴中2.5h，加入浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液12mL，利用外加磁场，将反应所得糊状物分离，干燥，得到Co2O3沉淀。将上述所得沉淀依次用丙酮、去离子水各洗涤3次后，置于50mL浓度为0.3mol/LNaBH4溶液中活化处理2.5h，微孔膜过滤后，经磁场分离得到Co2O3固体粉末，在130°C恒温真空干燥箱中干燥38min，冷却至室温，加入浓度为1.5mol/L的三乙醇胺18mL，最后，在频率为20KHz的超声波水浴中22min，外加磁场分离。
将该磁性Co2O3纳米材料以质量比1：1350投放到2-氯-3-吡啶甲醛废水中，1小时后测定吸附率及废水中2-氯-3-吡啶甲醛的含量;在外加磁场下，将吸附后的Co2O3纳米材料置于中性溶液中解析，并对再生吸附材料进行循环试验，经12次后，测定其吸附能力。
实验结果表明：磁性Co2O3纳米材料对2-氯-3-吡啶甲醛废水的吸附率达99.7%，废水中2-氯-3-吡啶甲醛检测不出;再生吸附剂经12次循环使用后，吸附能力为原吸附剂的86.2%。
实例3：
将3.0g四丁基磷酸铵、5.5g六水合硝酸钴置于100mL烧杯中，依次加入6.5mL浓硝酸，40mL去离子水，搅拌、溶解后，将混合物溶液置于频率为30KHz的超声波水浴中3h，加入浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液13mL，利用外加磁场，将反应所得糊状物分离，干燥，得到Co2O3沉淀。将上述所得沉淀依次用丙酮、去离子水各洗涤3次后，置于50mL浓度为0.4mol/LNaBH4溶液中活化处理3h，微孔膜过滤后，经磁场分离得到Co2O3固体粉末，在130°C恒温真空干燥箱中干燥45min，冷却至室温，加入浓度为1.5mol/L的三乙醇胺22mL，最后，在频率为20KHz的超声波水浴中23min，外加磁场分离。
将该磁性Co2O3纳米材料以质量比1：14500投放到2-氯-3-吡啶甲醛废水中，2小时后测定吸附率及废水中2氯-3-吡啶甲醛的含量;在外加磁场下，将吸附后的Co2O3纳米材料置于中性溶液中解析，并对再生吸附材料进行循环试验，经12次后，测定其吸附能力。
实验结果表明：磁性Co2O3纳米材料对2-氯-3-吡啶甲醛废水的吸附率达99.68%，废水中2-氯-3-吡啶甲醛检测不出;再生吸附剂经12次循环使用，吸附能力为原吸附剂的86.8%。
实例4：
将3.0g四丁基磷酸铵、6.0g六水合硝酸钴置于100mL烧杯中，依次加入7.5mL浓硝酸，45mL去离子水，搅拌、溶解后，将混合物溶液置于频率为30KHz的超声波水浴中3h，加入浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液15mL，利用外加磁场，将反应所得糊状物分离，干燥，得到Co2O3沉淀。将上述所得沉淀依次用丙酮、去离子水各洗涤3次后，置于50mL浓度为0.5mol/LNaBH4溶液中活化处理4h，微孔膜过滤后，经磁场分离得到Co2O3固体粉末，在130°C恒温真空干燥箱中干燥50min，冷却至室温，加入浓度为1.5mol/L的三乙醇胺25mL，最后，在频率为20KHz的超声波水浴中25min，外加磁场分离。
将该磁性ZnO纳米材料以质量比1：1600投放到2-氯-3-吡啶甲醛废水中，1.5小时后测定吸附率及废水中2氯-3-吡啶甲醛的含量;在外加磁场下，将吸附后的Co2O3纳米材料置于中性溶液中解析，并对再生吸附材料进行循环试验，经12次后，测定其吸附能力。
实验结果表明：磁性Co2O3纳米材料对2-氯-3-吡啶甲醛废水的吸附率达99.88%，废水中2-氯-3-吡啶甲醛检测不出;再生吸附剂经12次循环使用后，吸附能力为原吸附剂的87%。