本發(fā)明屬于工業(yè)污水處理領(lǐng)域，具體地說，利用功能化磁性四氧化三鐵處理工業(yè)生產(chǎn)過程中形成的含鉻離子廢水，使鉻達(dá)到可排放標(biāo)準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
鉻(III)是人體必需的微量元素之一，可增強(qiáng)體內(nèi)膽固醇的排泄、能輔助胰島素利用葡萄糖，同時(shí)對動植物的生長有重要的作用。鉻(III)是一種重金屬，在體內(nèi)有蓄積作用，含量較高的鉻(III)會對皮膚、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)及肝臟等都有損害作用。環(huán)境污染中的鉻(III)主要來自制革、電鍍、染料、顏料和有機(jī)合成等企業(yè)的污水排放。目前，處理重金屬污染常用的方法有化學(xué)沉淀法、容積萃取法、膜分離法、離子交換法和吸附法等。吸附法是處理重金屬污染的有效途徑之一。然而，吸附后的分離也是限制吸附法發(fā)展的關(guān)鍵問題，磁性材料的出現(xiàn)有效的解決了該問題。磁性四氧化三鐵應(yīng)用于重金屬污染物的吸附成為一新的研究熱點(diǎn)，然而目前的應(yīng)用過程中，吸附量和其再生仍然是制約其應(yīng)用的瓶頸。本發(fā)明首先合成了磁性四氧化三鐵，然后利用2-噻吩甲酰三氟丙酮對其進(jìn)行功能化，得到功能化的磁性四氧化三鐵，并將功能化磁性四氧化三鐵用于吸附重金屬鉻(III)離子的吸附。鉻離子首先和功能化磁性四氧化三鐵表面的小分子發(fā)生作用，由于OH-的存在下，在功能化磁性四氧化三鐵表面鉻(III)被層層吸附，功能化磁性四氧化三鐵對鉻(III)的吸附量為1000mg/g，甚至更高，再生容易，可用于含鉻(III)廢水的處理，具有廣闊的應(yīng)用前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種利用功能化磁性四氧化三鐵吸附鉻離子的方法。特征在于該方法具有以下工藝步驟：
(1) 按照二價(jià)鐵與三價(jià)鐵的物質(zhì)的量之比1:1~2:3，將二價(jià)鐵鹽(FeCl2)和三價(jià)鐵鹽(FeCl3·6H2O)混合溶液至三口燒瓶中，置于70 ~80℃恒溫水浴鍋中，劇烈攪拌，在氮?dú)鈿夥障?，恒壓漏斗中逐滴加入濃氨水，使體系的pH ≥10，劇烈攪拌50~70min后，采用磁分離分離沉淀物，用蒸餾水反復(fù)洗滌沉淀物直至中性，在60下真空干燥后，研磨即得磁性四氧化三鐵；
(2) 稱取1~2g 十六烷基三甲基溴化銨溶解于100mL去離子水，加入0.8~1.2g 磁性四氧化三鐵置于250mL錐形瓶中，置于70~80 ℃在恒溫水浴振蕩器中加熱震蕩10~12h。后將溶液自然冷卻至室溫磁分離操作并用去離子水洗滌，只至用AgNO3檢測無色。置于真空干燥箱中60℃真空干燥，研磨得到產(chǎn)物1；
(3) 稱取0.2~0.3g 2-噻吩甲酰三氟丙酮充分溶解于100mL無水乙醇中，將(2)中得到的產(chǎn)物1置于溶液置于2-噻吩甲酰三氟丙酮乙醇溶液中，放置在恒溫水浴振蕩器中，60℃攪拌30~40min，后取出繼續(xù)靜置老化30~50min。老化完成在磁性作用下先用無水乙醇清洗2~3次，然后用去離子水繼續(xù)清洗2~3次后磁分離，60℃真空干燥，研磨得到最終產(chǎn)物功能化磁性四氧化三鐵；
(4) 吸附：移取10.00mg/mLCr3+溶液10.00~20.00mL放入100mL錐形瓶中，加入10mL蒸餾水，加入0.1g~0.2g步驟(3)合成的功能化磁性四氧化三鐵，搖勻，邊搖邊逐滴加入1mol/LNaOH溶液，采用磁分離分離吸附后吸附劑，用酸度計(jì)準(zhǔn)確測量磁分離后溶液的pH7.50~12.00，并取清夜，用原子吸收法測定鉻；
(5) 解吸附：將步驟(4)中吸附Cr3+后的功能化磁性四氧化三鐵磁分離后，棄去上層溶液，加入40mL~80mL0.1mol/LHCl溶液，充分搖勻，磁分離，用中速定量濾紙過濾，用蒸餾水洗滌，濾液定容，稀釋，用原子吸收法測定鉻，磁分離后的固體為再生的功能化磁性四氧化三鐵；
(6) 再吸附：移取10.00mg/mLCr3+溶液10.00~20.00mL放入含有步驟(5)中再生的功能化磁性四氧化三鐵的100mL錐形瓶中，加入10mL蒸餾水，搖勻，邊搖邊逐滴加入1mol/LNaOH溶液，采用磁分離分離吸附后吸附劑，用酸度計(jì)準(zhǔn)確測量磁分離后溶液的pH6.20~12.00，并取清夜，用原子吸收法測定鉻。
本發(fā)明的有益成果
(1) 本發(fā)明中功能化磁性四氧化三鐵的合成方法簡單，經(jīng)濟(jì)，重現(xiàn)型強(qiáng)，環(huán)境污染小。
(2) 本發(fā)明采用功能化磁性四氧化三鐵吸附鉻(III)，吸附性能優(yōu)良，借助OH-的存在，在共沉淀作用的存在下，吸附量可達(dá)1000mg/g，且可實(shí)現(xiàn)磁分離。
(3) 本發(fā)明中功能化磁性四氧化三鐵再生性能好，吸附后的磁性四氧化三鐵解吸方便，成本低，可重復(fù)利用。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外還應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明做各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
實(shí)施例1 (1) 按照二價(jià)鐵與三價(jià)鐵的物質(zhì)的量之比1:1，將二價(jià)鐵鹽(FeCl2)和三價(jià)鐵鹽(FeCl3·6H2O)混合溶液至三口燒瓶中，置于70 ~80℃恒溫水浴鍋中，劇烈攪拌，在氮?dú)鈿夥障?，恒壓漏斗中逐滴加入濃氨水，使體系的pH ≥10，劇烈攪拌50~70min后，采用磁分離分離沉淀物，用蒸餾水反復(fù)洗滌沉淀物直至中性，在60下真空干燥后，研磨即得磁性四氧化三鐵；
(2) 稱取1g 十六烷基三甲基溴化銨溶解于100mL去離子水，加入0.8g 磁性四氧化三鐵置于250mL錐形瓶中，置于70 ℃在恒溫水浴振蕩器中加熱震蕩10h。后將溶液自然冷卻至室溫磁分離操作并用去離子水洗滌，只至用AgNO3檢測無色。置于真空干燥箱中60℃真空干燥，研磨得到產(chǎn)物1；
(3) 稱取0.2g 2-噻吩甲酰三氟丙酮充分溶解于100mL無水乙醇中，將(2)中得到的產(chǎn)物1置于溶液置于2-噻吩甲酰三氟丙酮乙醇溶液中，放置在恒溫水浴振蕩器中，60℃攪拌30min，后取出繼續(xù)靜置老化30min。老化完成在磁性作用下先用無水乙醇清洗2~3次，然后用去離子水繼續(xù)清洗2~3次后磁分離，60℃真空干燥，研磨得到最終產(chǎn)物功能化磁性四氧化三鐵。
實(shí)施例2 (1) 按照二價(jià)鐵與三價(jià)鐵的物質(zhì)的量之比4:5，將二價(jià)鐵鹽(FeCl2)和三價(jià)鐵鹽(FeCl3·6H2O)混合溶液至三口燒瓶中，置于75℃恒溫水浴鍋中，劇烈攪拌，在氮?dú)鈿夥障?，恒壓漏斗中逐滴加入濃氨水，使體系的pH ≥10，劇烈攪拌60min后，采用磁分離分離沉淀物，用蒸餾水反復(fù)洗滌沉淀物直至中性，在60下真空干燥后，研磨即得磁性四氧化三鐵；
(2) 稱取1.5g 十六烷基三甲基溴化銨溶解于100mL去離子水，加入1.0g 磁性四氧化三鐵置于250mL錐形瓶中，置于75℃在恒溫水浴振蕩器中加熱震蕩11h。后將溶液自然冷卻至室溫磁分離操作并用去離子水洗滌，只至用AgNO3檢測無色。置于真空干燥箱中60℃真空干燥，研磨得到產(chǎn)物1；
(3) 稱取0.25g 2-噻吩甲酰三氟丙酮充分溶解于100mL無水乙醇中，將(2)中得到的產(chǎn)物1置于溶液置于2-噻吩甲酰三氟丙酮乙醇溶液中，放置在恒溫水浴振蕩器中，60℃攪拌40min，后取出繼續(xù)靜置老化50min。老化完成在磁性作用下先用無水乙醇清洗2~3次，然后用去離子水繼續(xù)清洗2~3次后磁分離，60℃真空干燥，研磨得到最終產(chǎn)物功能化磁性四氧化三鐵。
實(shí)施例3 移取10.00mg/mLCr3+溶液10.00mL放入100mL錐形瓶中，加入10mL蒸餾水，加入0.1g功能化磁性四氧化三鐵，搖勻，邊搖邊逐滴加入1mol/LNaOH溶液，采用磁分離分離吸附后吸附劑，用酸度計(jì)準(zhǔn)確測量磁分離后溶液的pH7.50，并取清夜，用原子吸收法測定鉻，經(jīng)計(jì)算得0.1g功能化磁性四氧化三鐵吸附了0.09925g鉻(III)，吸附量為0.9925g/g，吸附率為99.25%。
實(shí)施例4移取10.00mg/mLCr3+溶液15.00mL放入100mL錐形瓶中，加入10mL蒸餾水，加入0.1g功能化磁性四氧化三鐵，搖勻，邊搖邊逐滴加入1mol/LNaOH溶液，采用磁分離分離吸附后吸附劑，用酸度計(jì)準(zhǔn)確測量磁分離后溶液的pH9.80，并取清夜，用原子吸收法測定鉻，經(jīng)計(jì)算得0.1g功能化磁性四氧化三鐵吸附了0.09998g鉻(III)，吸附量為0.9998g/g，吸附率為99.98%。
實(shí)施例5 解吸附：將0.1g功能化磁性四氧化三鐵吸附10.00mL10.00mg/mLCr3+溶液后的功能化磁性四氧化三鐵磁分離后，棄去上層溶液，加入40mL0.1mol/LHCl溶液，充分搖勻，磁分離，用蒸餾水洗滌，濾液定容，稀釋，用原子吸收法測定鉻，結(jié)果93.19%的Cr3+被解析下來。
實(shí)施例6 解吸附：將0.1g功能化磁性四氧化三鐵吸附10.00mL10.00mg/mLCr3+溶液后的功能化磁性四氧化三鐵磁分離后，棄去上層溶液，加入80mL0.1mol/LHCl溶液，充分搖勻，磁分離，用蒸餾水洗滌，濾液定容，稀釋，用原子吸收法測定鉻，結(jié)果95.88%的Cr3+被解析下來。
實(shí)施例7
再吸附：移取10.00mg/mLCr3+溶液10.00mL放入含有再生的功能化磁性四氧化三鐵的100mL錐形瓶中，加入10mL蒸餾水，搖勻，邊搖邊逐滴加入1mol/LNaOH溶液，采用磁分離分離吸附后吸附劑，用酸度計(jì)準(zhǔn)確測量磁分離后溶液的pH9.50，并取清夜，用原子吸收法測定鉻，測定其再吸附率為95.78%。