一种胡敏酸改性纳米Fe

摘要

本发明公开了属于环境功能材料制备技术领域的一种胡敏酸改性纳米Fe

说明书

技术领域

本发明属于环境功能材料制备技术领域，特别涉及一种胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料制备方法及去除雌二醇的应用。

背景技术

纳米Fe₂O₃是一种纳米级材料，具有纳米级颗粒构成，其表面粗糙，孔隙丰富，比表面积巨大，对无机离子具有较强吸附能力。然而，由于其本身的性质，对有机污染物的吸附往往受限，解决此问题的方法就是对其进行有机改性，提高其亲油性。以往关于矿物的有机改性使用表面活性剂或偶联剂等有机改性方法，成本高，步骤繁琐，易造成二次污染。本发明探索了一种胡敏酸改性纳米Fe₂O₃复合材料的制备，方法简单，对17β-雌二醇的去除效果显著。

发明内容

本发明的目的在于提供一种胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料制备方法及去除雌二醇的应用，其特征在于，具体步骤如下：

(1)称取40-50g的Fe(NO₃)₃·9H₂O溶于500mL预热至90℃的去离子水中，加入预热至90℃的1mol/L>3溶液，在水浴箱中于90℃加盖保温36-48h；

(2)倾倒上清液，沉淀分离，去除多余的OH^-和NO₃^-，室温干燥；

(3)称取所得固体并置于烧杯中，加入500mL胡敏酸溶液混合，用0.1mol/L的NaOH或HCl调节溶液pH值为8.0，在25℃恒温振荡36-48h，然后以4 000r/min离心15min。

(4)倾倒上清液，用去离子水将固体反复离心漂洗直到上清液中的有机碳浓度不再有明显变化，冷冻干燥后研磨即得到胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料。

其中步骤(1)所述Fe(NO₃)₃·9H₂O的水溶液质量浓度为8-10wt％。

其中步骤(1)所述加入的KOH溶液和Fe(NO₃)₃·9H₂O水溶液体积比为(3-4):5，NaHCO₃溶液和Fe(NO₃)₃·9H₂O水溶液体积比为(1-2):10。

其中步骤(3)所述固体和胡敏酸溶液的固液比为1:20-25。

其中步骤(4)所述冻干干燥的温度为-45℃，处理的时间为48-72h。

所述胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料应用于增强对17β-雌二醇的去除能力。

本发明的有益效果为：本发明提出的胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料制备方法快速简单、无需复杂的仪器设备，所制备的材料具有无毒无害、比表面积大、表面官能团多的特点，对17β-雌二醇的去除效率高。

附图说明

图1为实施例1中胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料的扫描电镜结构图；

图2为实施例3中反应溶液浓度的LC-MS测定结果图；

图3为实施例4中反应溶液浓度的LC-MS测定结果图。

具体实施方式

本发明提供了一种胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料制备方法及去除雌二醇的应用，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1：

胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料的具体制备方法如下：

(1)称取40g的Fe(NO₃)₃·9H₂O溶于500mL预热至90℃的去离子水中，加入300mL预热至90℃的1mol/L>3，在水浴箱中于90℃加盖保持48h。

(2)倾倒上清液，沉淀分离，去除多余的OH^-和NO₃^-，干燥。

(3)称取25g得到的固体并置于烧杯中，加入500mL胡敏酸溶液混合，其固液比为1:20，用0.1mol/L的NaOH溶液或HCl溶液将pH值调到8.0，在25℃恒温振荡48h，然后以4 000r/min离心15min。

(4)倾倒上清液，用去离子水将固体反复离心漂洗直到上清液中的有机碳浓度不再有明显变化，将固体在-45℃下冷冻干燥48h后研磨即得到胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料。

上述制得的胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料外观为红棕色，将制备的胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料置于扫描电镜下观察，其表面结构如图1所示，由图1可以观察到该材料表面粗糙无型，有丰富的孔隙结构。

实施例2：

将实施例1制备的胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料应用于去除17β-雌二醇，具体方法如下：

(1)配制浓度梯度为0.025-1mg/L的17β-雌二醇溶液。

(2)称取0.05g的胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料至棕色玻璃瓶中，分别加入10mL上述不同浓度的17β-雌二醇溶液，25℃下恒温振荡48h。

(3)吸附平衡后取悬浮液进行离心，过0.22μm的玻璃滤膜后加入1mL样品瓶中，采用LC-MS测定反应后溶液浓度。结果如表1所示：

表1：不同17β-雌二醇初始条件下的吸附量

初始浓度(mg/L)吸附量(mg/kg)123.260.621.890.417.610.210.580.15.980.051.730.0251.13

由表1可知，该胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料对17β-雌二醇具有较高的吸附能力，且随着初始浓度增加，吸附能力增强。

实施例3：

将实施例1制备的胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料应用于去除17β-雌二醇，具体方法如下：

(1)称取0.05g的胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料至于锥形瓶中，加入100mL的0.1mg/L17β-雌二醇溶液，在25℃恒温振荡48h。

(2)在0-250min不同的间隔时间点取悬浮液进行离心，然后过0.22μm的玻璃滤膜后加入1mL样品瓶中，用LC-MS测定反应后溶液的浓度含量。

不同时间下的吸附量结果如图2所示，由图2可知，该胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料对17β-雌二醇的吸附量随着时间的增加不断增加。在0-120min之间，吸附量快速增加，在120min之后逐渐达到饱和。

实施例4：

将实施例1制备的胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料应用于去除17β-雌二醇，具体方法如下：

(1)称取5份0.05g的胡敏酸改性纳米Fe₂O₃材料至棕色玻璃瓶中，分别加入10mL的0.1mg/L的17β-雌二醇溶液，同时用0.1mol/L的NaOH或HCl调节pH值为3、5、7、9、11，在25℃恒温振荡48h。

(2)吸附平衡后取悬浮液进行离心，过0.22μm的玻璃滤膜后加入1mL样品瓶中，用LC-MS测定反应后的溶液浓度。

不同pH值下的吸附量结果如图3所示，由图3可知，材料的吸附效果受pH值影响，pH值较高时不利于吸附剂对17β-雌二醇的去除，随着pH升高，吸附量逐渐下降。

以上仅是本发明优选实施方式，本发明保护范围并不仅局限于上述实施例，与本发明构思无实质性差异的的各种工艺方案均在本发明的保护范围。