[0014] 下面通过实施例对本发明方案作进一步说明:
[0015] 实施例1:
[0016] 一种吸附砷的聚多巴胺/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球,微球中Fe3O4/PDA、氨基化碳纳米管、海藻酸钠的重量比为1:0.8-1.2:0.8-1.2,上述复合微球的直径在为0.1-0.5mm。
[0017] 一种吸附砷的聚多巴胺/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球的制备方法,包括Fe3O4制备、Fe3O4/PDA制备、氨基化碳纳米管制备、Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管制备、Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球的制备,具体包括以下步骤:
[0018] 1)Fe3O4制备:将去离子水在70-80℃下通入氮气20-40min,以除去溶液中的氧气,然后向去离子水中按料液比为4-5:100(g/mL)加入重量比为2.2-3:1的FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O,充分搅拌10-20min后,用氨水调节pH至9-10,然后充分反应20-40min后冷却至室温,生成的产物在外加磁场的作用下分离,用去离子水和乙醇交替洗涤三次后,进行冷冻干燥,即得Fe3O4,备用;
[0019] 2)Fe3O4/PDA制备:按料液比为1:480-520(g/mL)将Fe3O4超声分散在pH为8-9的Tris溶液中,然后加入盐酸多巴胺,Fe3O4和盐酸多巴胺的重量比为1:0.9-1.2,室温条件下超声搅拌5-7h,生成的产物在外加磁场的作用下分离,用去离子水洗涤三次后,进行冷冻干燥,得到Fe3O4/PDA;
[0020] 3)氨基化碳纳米管制备:按料液比为1:740-760(g/mL)将碳纳米管超声分散于去离子水中,再按碳纳米管和聚乙烯亚胺的重量比为1:0.8-1.2加入聚乙烯亚胺,室温下机械搅拌22-25h,反应结束后离心,将所得产物用去离子水洗涤三次,干燥后得氨基化碳纳米管,备用;
[0021] 4)Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管制备:按料液比为1:120-130(g/mL)将Fe3O4/PDA和氨基化碳纳米管分散到去离子水中,超声20-40min后将二者混合搅拌5-7h后,磁分离,去离子水洗涤三次后,冷冻干燥,即得Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管;
[0022] 5)Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球的制备:按料液比为1:40-60(g/mL)将海藻酸钠和Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管溶于去离子水中,充分混合后,用横流泵将混合物滴入到1.8-2.2wt%氯化钙溶液中,固化110-130min后过滤,洗涤,烘干得Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球,即为聚多巴胺/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球。
[0023] 实施例2:
[0024] 一种吸附砷的聚多巴胺/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球,微球中Fe3O4/PDA、氨基化碳纳米管、海藻酸钠的重量比为1:1.2:0.8,上述复合微球的直径在为0.1-0.5mm。
[0025] 一种吸附砷的聚多巴胺/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球的制备方法,包括Fe3O4制备、Fe3O4/PDA制备、氨基化碳纳米管制备、Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管制备、Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球的制备,具体包括以下步骤:
[0026] 1)Fe3O4制备:将去离子水在80℃下通入氮气25min,以除去溶液中的氧气,然后向去离子水中按料液比为5:100(g/mL)加入重量比为2.2:1的FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O,充分搅拌20min后,用氨水调节pH至9,然后充分反应40min后冷却至室温,生成的产物在外加磁场的作用下分离,用去离子水和乙醇交替洗涤三次后,进行冷冻干燥,即得Fe3O4,备用;
[0027] 2)Fe3O4/PDA制备:按料液比为1:520(g/mL)将Fe3O4超声分散在pH为8的Tris溶液中,然后加入盐酸多巴胺,Fe3O4和盐酸多巴胺的重量比为1:1.2,室温条件下超声搅拌5h,生成的产物在外加磁场的作用下分离,用去离子水洗涤三次后,进行冷冻干燥,得到Fe3O4/PDA;
[0028] 3)氨基化碳纳米管制备:按料液比为1:760(g/mL)将碳纳米管超声分散于去离子水中,再按碳纳米管和聚乙烯亚胺的重量比为1:0.8加入聚乙烯亚胺,室温下机械搅拌22-25h,反应结束后离心,将所得产物用去离子水洗涤三次,干燥后得氨基化碳纳米管,备用;
[0029] 4)Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管制备:按料液比为1:130(g/mL)将Fe3O4/PDA和氨基化碳纳米管分散到去离子水中,超声20min后将二者混合搅拌5h后,磁分离,去离子水洗涤三次后,冷冻干燥,即得Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管;
[0030] 5)Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球的制备:按料液比为1:60(g/mL)将海藻酸钠和Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管溶于去离子水中,充分混合后,用横流泵将混合物滴入到1.8wt%氯化钙溶液中,固化130min后过滤,洗涤,烘干得Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球,即为聚多巴胺/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球。
[0031] 实施例3:
[0032] 一种吸附砷的聚多巴胺/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球,微球中Fe3O4/PDA、氨基化碳纳米管、海藻酸钠的重量比为1:1:1,上述复合微球的直径在为0.1-0.5mm。
[0033] 一种吸附砷的聚多巴胺/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球的制备方法,包括Fe3O4制备、Fe3O4/PDA制备、氨基化碳纳米管制备、Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管制备、Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球的制备,具体包括以下步骤:
[0034] 1)Fe3O4制备:将去离子水在75℃下通入氮气30min,以除去溶液中的氧气,然后向去离子水中按料液比为4.5:100(g/mL)加入重量比为2.6:1的FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O,充分搅拌15min后,用氨水调节pH至9.5,然后充分反应30min后冷却至室温,生成的产物在外加磁场的作用下分离,用去离子水和乙醇交替洗涤三次后,进行冷冻干燥,即得Fe3O4,备用;
[0035] 2)Fe3O4/PDA制备:按料液比为1:500(g/mL)将Fe3O4超声分散在pH为8.5的Tris溶液中,然后加入盐酸多巴胺,Fe3O4和盐酸多巴胺的重量比为1:1,室温条件下超声搅拌6h,生成的产物在外加磁场的作用下分离,用去离子水洗涤三次后,进行冷冻干燥,得到Fe3O4/PDA;
[0036] 3)氨基化碳纳米管制备:按料液比为1:750(g/mL)将碳纳米管超声分散于去离子水中,再按碳纳米管和聚乙烯亚胺的重量比为1:1加入聚乙烯亚胺,室温下机械搅拌24h,反应结束后离心,将所得产物用去离子水洗涤三次,干燥后得氨基化碳纳米管,备用;
[0037] 4)Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管制备:按料液比为1:125(g/mL)将Fe3O4/PDA和氨基化碳纳米管分散到去离子水中,超声30min后将二者混合搅拌6h后,磁分离,去离子水洗涤三次后,冷冻干燥,即得Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管;
[0038] 5)Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球的制备:按料液比为1:50(g/mL)将海藻酸钠和Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管溶于去离子水中,充分混合后,用横流泵将混合物滴入到2.0wt%氯化钙溶液中,固化120min后过滤,洗涤,烘干得Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球,即为聚多巴胺/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球。
[0039] 实施例4:
[0040] 一种吸附砷的聚多巴胺/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球,微球中Fe3O4/PDA、氨基化碳纳米管、海藻酸钠的重量比为1:1:1,上述复合微球的直径在为0.1-0.5mm。
[0041] 一种吸附砷的聚多巴胺/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球的制备方法,包括Fe3O4制备、Fe3O4/PDA制备、氨基化碳纳米管制备、Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管制备、Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球的制备,具体包括以下步骤:
[0042] 1)Fe3O4制备:将去离子水在75℃下通入氮气30min,以除去溶液中的氧气,然后向去离子水中按料液比为4.5:100(g/mL)加入重量比为2.6:1的FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O,充分搅拌15min后,用氨水调节pH至9-10,然后充分反应30min后冷却至室温,生成的产物在外加磁场的作用下分离,用去离子水和乙醇交替洗涤三次后,进行冷冻干燥,即得Fe3O4,备用;
[0043] 2)Fe3O4/PDA制备:按料液比为1:500(g/mL)将Fe3O4超声分散在pH为8.5的Tris溶液中,然后加入盐酸多巴胺,Fe3O4和盐酸多巴胺的重量比为1:1,室温条件下超声搅拌6h,生成的产物在外加磁场的作用下分离,用去离子水洗涤三次后,进行冷冻干燥,得到Fe3O4/PDA;
[0044] 3)氨基化碳纳米管制备:按料液比为1:750(g/mL)将碳纳米管超声分散于去离子水中,再按碳纳米管和聚乙烯亚胺的重量比为1:1加入聚乙烯亚胺,然后加入缩合剂,室温下机械搅拌24h,反应结束后离心,将所得产物用去离子水洗涤三次,干燥后得氨基化碳纳米管,该缩合剂的添加量为碳纳米管重量的2.2-2.8倍,缩合剂为重量比为1:0.75-0.82:0.02-0.03的1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑、1-羟基苯并三唑和4-苯偶氮基苯酚的混合物,缩合剂中各成分能够发挥相互协同作用,使得碳纳米管和聚乙烯亚胺的反应具有反应速度快、产物消旋小、收率高等诸多优点,碳纳米管中的羧基负离子进攻缩合剂生成活泼中间体酰氧基脲正离子,进而与氨基组份反应生成相应的肌衍生物,减少了副反应,有效降低产物的消旋程度,提高了缩合产率,提高了碳纳米管的氨基化程度,最终提高微球中吸附砷的基团数量,且减少了分离的麻烦;
[0045] 4)Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管制备:按料液比为1:125(g/mL)将Fe3O4/PDA和氨基化碳纳米管分散到去离子水中,超声30min后将二者混合搅拌6h后,磁分离,去离子水洗涤三次后,冷冻干燥,即得Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管;
[0046] 5)Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球的制备:按料液比为1:50(g/mL)将海藻酸钠和Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管溶于去离子水中,充分混合后,用横流泵将混合物滴入到2.0wt%氯化钙溶液中,固化120min后过滤,洗涤,烘干得Fe3O4/PDA/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球,即为聚多巴胺/氨基化碳纳米管/海藻酸钠微球。
[0047] 实施例5:
[0048] 吸附砷性能测试
[0049] 试验组为实施例3产品,对照组为市售吸附砷产品。
[0050] 吸附实验用砷标准吸附溶液的配制:将三氧化二砷粉末在105℃下干燥2小时备用,称取三氧化二砷粉末0.6600g溶于10mL 1mmol/L的氢氧化钠溶液,转入容量瓶中定容至500mL,得1mg/mL的砷标准储备液。然后取20mL 1mg/mL的砷标准储备液转入容量瓶中定容至1000mL,得浓度为20mg/L的砷标准吸附溶液。
[0051] 吸附实验方法:准备两份20mg/L砷吸附标准溶液,按照0.5g/L的剂量分别投入试验组和对照组产品,然后放在磁力搅拌器中以150r/min转速连续搅拌下吸附3小时取出,进行过滤,然后取适量的吸附后砷溶液,按二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法(GB/T 5750.6-2006)测定残留的砷含量。
[0052] 试验组砷的去除率为92.38%,对照组砷的去除率为53.69%,说明实施例3产品吸附砷的效果远远好于对照组。
[0053] 本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知,在此不进行赘述。
[0054] 以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明,应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等,均应包含在本发明的保护范围之内。