无定形纳米硫化铜磁性复合材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供无定形纳米硫化铜磁性复合材料、制备方法及应用，涉及环境治理领域。无定形纳米硫化铜磁性复合材料，是由质量比为1:4-6的无定形纳米硫化铜和四氧化三铁组成的，采用如下方法制备：（1）将Na2S·9H2O溶解于水，加入Fe3O4，搅拌均匀，得到溶液I；（2）将CuCl2·2H2O水溶液加入溶液I中进行反应；（3）反应结束后，静置，过滤取沉淀，洗涤，烘干，得到无定形纳米硫化铜磁性复合材料。本发明专利技术无定形纳米硫化铜磁性复合材料，对抗生素类污染物的吸附能力强，处理污水过程中不易损失，处理污水后易于回收和再生。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供无定形纳米硫化铜磁性复合材料、制备方法及应用，涉及环境治理领域。无定形纳米硫化铜磁性复合材料，是由质量比为1:4-6的无定形纳米硫化铜和四氧化三铁组成的，采用如下方法制备：（1）将Na2S·9H2O溶解于水，加入Fe3O4，搅拌均匀，得到溶液I；（2）将CuCl2·2H2O水溶液加入溶液I中进行反应；（3）反应结束后，静置，过滤取沉淀，洗涤，烘干，得到无定形纳米硫化铜磁性复合材料。本专利技术无定形纳米硫化铜磁性复合材料，对抗生素类污染物的吸附能力强，处理污水过程中不易损失，处理污水后易于回收和再生。【专利说明】无定形纳米硫化铜磁性复合材料、制备方法及应用
本专利技术涉及环境治理领域，具体涉及无定形纳米硫化铜磁性复合材料、制备方法及应用。
技术介绍
相关研宄表明，抗生素已在人类和动物流行病的辅助治疗方面被广泛利用，在促进农作物产量和畜牧生长速率方面也被大量使用。人畜在服用此抗生素药物后只能吸收小部分，大部分随排泄物进入水体环境，致使水体环境中抗生素含量超出正常值，造成水体环境污染，进而对人类及整个生态系统的安全造成威胁。同时抗生素滥用是我国和全世界面临的严重问题，抗生素在杀灭细菌时也起到了筛选耐药细菌的作用，致使耐药细菌越来越多，使得抗生素失去治疗效果。 目前关于抗生素类污水处理技术主要包括生物处理法、吸附法、膜过滤及高级氧化法等。现有技术中，2013年南京信息工程大学申请了《利用硫化铜吸附去除水中抗生素类污染物的方法》专利(专利号CN201310160020)。表明硫化铜材料对水体中抗生素具有较高的吸附选择性和吸附容量，但该专利直接利用纳米级硫化铜通过柱吸附法去除水中抗生素类污染物，由于该材料颗粒小(5-1000nm)，在运行过程中水头损失比较大且吸附柱容易发生堵塞，不利于实际操作过程中的分离回收和再生使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供无定形纳米硫化铜磁性复合材料，该复合材料对抗生素类污染物的吸附能力强，处理污水过程中不易损失，处理污水后易于回收和再生。 本专利技术的再一目的是提供无定形纳米硫化铜磁性复合材料在去除水中抗生素类污染物方面的应用。 无定形纳米硫化铜磁性复合材料，是由质量比为1:4-6的无定形纳米硫化铜和四氧化三铁组成的，所述无定形纳米硫化铜固载于四氧化三铁表面；所述无定形纳米硫化铜磁性复合材料采用如下方法制备: (1)将Na2S.9H20溶解于水，加入Fe3O4,搅拌均匀，得到溶液I ;(2)将CuCl2.2H20水溶液加入溶液I中进行反应； (3)反应结束后，静置，过滤取沉淀，洗涤，烘干，得到无定形纳米硫化铜磁性复合材料。 步骤(I)中所述Fe3O4粒径为15-30纳米。 Na2S.9H20、Fe304和 CuCl 2.2H20 的质量比为(2-4): (3-6): (1-3)。 步骤(2)反应温度为20-30°C，反应时间为3_5h。 步骤(3)中所述静置时间为l_3h ;所述烘干温度为30_50°C。 所述洗涤过程中的溶剂为乙醇。 本专利技术还提供所述无定形纳米硫化铜磁性复合材料在去除水中抗生素类污染物方面的应用。 在本专利技术中，将无定形纳米硫化铜磁性复合材料置于含抗生素类污染物的废水中进行吸附，然后采用磁铁回收吸附后的无定形纳米硫化铜磁性复合材料，采用含有盐酸和乙醇的混合溶液对吸附后的无定形纳米硫化铜磁性复合材料进行再生。 在本专利技术中，抗生素类污染物为四环素类、青霉素类、大环内酯类、磺胺类氟喹诺酮类抗生素中的任意一种或两种以上。 本专利技术无定形纳米硫化铜磁性复合材料，采用四氧化三铁作为磁性内核，将纳米尺寸、无定形硫化铜固载于四氧化三铁纳米颗粒表面形成复合材料。本专利技术复合材料中的铜离子能够与抗生素上的羧基、羟基、胺基、酰胺基等基团之间进行络合，所以能够选择性吸附去除水体中抗生素类污染物。四氧化三铁的磁性作用有利于吸附抗生素类污染物后本专利技术复合材料与水进行分离。本专利技术复合材料对抗生素的吸附能力强，处理污水过程中不易损失，处理污水后易于回收和再生。本专利技术纳米硫化铜磁性复合材料的制备方法，简单，对环境友好，成本低。 本专利技术提供无定形纳米硫化铜磁性复合材料在去除水中抗生素类污染物方面的应用，只需要将无定形纳米硫化铜磁性复合材料置于含抗生素类污染物的废水中，在搅拌状态下进行吸附，然后采用磁铁回收吸附后的无定形纳米硫化铜磁性复合材料，采用含有盐酸和乙醇的混合溶液对吸附后的无定形纳米硫化铜磁性复合材料进行再生。因此，处理污水过程中不易损失，处理污水后易于回收和再生。 【专利附图】【附图说明】 图1为纳米硫化铜磁性复合材料I的XRD图图2为Fe3O4的XRD图。 【具体实施方式】 实施例1 1.称取2g Na2S.9Η20溶于IL的蒸馏水，加入3g粒径为15-30纳米的Fe3O4,然后转移至三口瓶中，搅拌2-3分钟，使体系均匀。称取Ig CuCl2.2Η20溶于IL的蒸馏水。将CuCl2溶液加入到三口瓶中，在20°C条件下反应3.5h。反应结束后，静置1.5h，过滤，将沉淀(黑色粉末)转移到烧杯中，用乙醇冲洗3次后于40度烘干，得到硫化铜含量为14.3%的纳米硫化铜磁性复合材料I。从图1和图2的对比可以看出，合成的纳米硫化铜磁性复合材料I中并没有新的峰出现，说明所负载的的硫化铜为无定型硫化铜。由于Fe3O4的粒径为15-30纳米，因此固载于Fe3O4表面的硫化钠的尺寸也为纳米级。 2.称取3g Na2S.9Η20溶于IL的蒸馏水，加入3g粒径为15_30纳米的Fe3O4，然后转移至三口瓶中，搅拌2-3分钟，使体系均匀。称取2g CuCl2.2H20溶于IL的蒸馏水。将CuCl2溶液加入到三口瓶中，在25°C条件下反应4h。反应结束后，静置2h，过滤，将沉淀(黑色粉末)转移到烧杯中，用乙醇冲洗3次后于45度烘干，得到固载量(硫化铜)为20%的纳米硫化铜磁性复合材料2。对比纳米硫化铜磁性复合材料2的XRD图和Fe3O4的XRD图，可以看出，合成的纳米硫化铜磁性复合材料2中并没有新的峰出现，说明所负载的的硫化铜为无定型硫化铜。由于Fe3O4的粒径为15-30纳米，因此固载于Fe 304表面的硫化钠的尺寸也为纳米级。 3.称取4g Na2S.9Η20溶于IL的蒸馏水，加入6g粒径为15-30纳米的Fe3O4,然后转移至三口瓶中，搅拌2-3分钟，使体系均匀。称取3g CuCl2.2Η20溶于IL的蒸馏水。将CuCl2溶液加入到三口瓶中，在30°C条件下反应4.5ho反应结束后，静置2.5h，过滤，将沉淀(黑色粉末)转移到烧杯中，用乙醇冲洗3次后于35度烘干，得到固载量(硫化铜)为16.7%的纳米硫化铜磁性复合材料3。对比纳米硫化铜磁性复合材料3的XRD图和Fe3O4的XRD图，可以看出，合成的纳米硫化铜磁性复合材料3中并没有新的峰出现，说明所负载的的硫化铜为无定型硫化铜。由于Fe3O4的粒径为15-30纳米，因此固载于Fe 304表面的硫化钠的尺寸也为纳米级。 实施例2将20L浓度为150mg/L的四环素废水经过滤后，调节pH到7，称取1g纳米硫化铜磁性复合材料3加入废水中，使其浓度达到0.5g/L。在35°C本文档来自技高网...

【技术保护点】
无定形纳米硫化铜磁性复合材料，其特征在于所述复合材料是由质量比为1:4‑6的无定形纳米硫化铜和四氧化三铁组成的，所述无定形纳米硫化铜固载于四氧化三铁表面；所述无定形纳米硫化铜磁性复合材料采用如下方法制备：（1）将Na2S·9H2O溶解于水，加入Fe3O4，搅拌均匀，得到溶液I；（2）将CuCl2·2H2O水溶液加入溶液I中进行反应；（3）反应结束后，静置，过滤取沉淀，洗涤，烘干，得到无定形纳米硫化铜磁性复合材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许正文，卞策，史静，李菲，殷丹阳，陈雅婷，蒋梦云，邱慧，陆建刚，刘刚，陈敏东，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32