铁酸盐纳米材料的制备及其处理Cr_的研究现状_田喜强

第30卷第5期2010年5月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.30No.5May，2010Preparationofferritenano-materialsandtheirpresentapplicationtothetreatmentofCr（Ⅵ）TianXiqiang，DongYanping，ZhaoDongjiang，QiaoXiuli，MaSongyan（DepartmentofChemicalandPharmaceuticalEngineering，SuihuaCollege，Suihua152061，China）铁酸盐纳米材料的制备及其处理Cr（Ⅵ）的研究现状田喜强，董艳萍，赵东江，乔秀丽，马松艳（绥化学院化学与制药工程系，黑龙江绥化152061）［摘要］阐述了制备铁酸盐纳米材料（MFe2O4，M为Mn，Zn，Co，Ni，La等）的两种方法，包括溶胶-凝胶法、纳米刻蚀法，评述了每种制备方法的优缺点。论述了用铁酸盐纳米材料去除污水中Cr（Ⅵ）的方法，展望了铁酸盐纳米材料作为未来污水处理剂的应用前景。［关键词］纳米材料；铁酸盐；废水处理［中图分类号］Χ703［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2010）05-0013-03Abstract：Twopromisingpreparationmethodsofferritenano-materials，suchasMFe2O4，M=Mn，Zn，Co，Ni，La，etc.，includingsol-gelmethodandnanocastingmethodareintroduced.Theadvantagesanddisadvantagesofeachmethodaresummarized.Atthesametime，theirapplicationtotheremovalofCr（Ⅵ）fromwastewaterbyusingferriteisdiscussed.Theapplicationprospectsoftheferritenano-materialsasfuturewastewatertreatmentagentsarepredicted.Keywords：nano-materials；ferrite；wastewatertreatment［基金项目］绥化学院科学技术研究项目（K081006）；绥化学院杰出青年基金项目（SJ08004）；分析化学与食品功能成分分析及应用研究创新团队（CX2008002）纳米材料由于具有量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等特点，而表现出许多独特的性质〔1〕，成为新的研究热点。铁酸盐纳米材料具有稳定的化学性质、温和的饱和磁场、大的矫顽力和铁磁性等较好的物理化学性质，因而备受研究者的关注。目前，铁酸盐纳米材料在化工生产中广泛用于药物靶向、催化反应、吸附分离〔2-4〕等。Cr（Ⅵ）在有机体中充当着致癌剂、有机体突变诱导剂、致畸剂，Cr（Ⅵ）对有机生物体的危害特别大，USEPA已把铬列为污染水源的高毒性污染物。近年来，铬及其化合物被广泛应用到电镀、制革、染料、化工、冶金、摄影等工业生产中，这些工业的废水中含有大量的Cr（Ⅵ）〔5-7〕，因而去除工业废水中的Cr（Ⅵ）相当重要。铁酸盐纳米材料的合成方法主要有固相法、共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法、微乳液法、超声波法、自蔓延高温合成法、纳米刻蚀合成法等〔8-16〕，笔者对较有发展前景的溶胶-凝胶法和纳米刻蚀法进行了详细阐述，并对利用铁酸盐纳米材料去除污水中Cr（Ⅵ）的吸附磁性分离法做了论述。1纳米铁酸盐的制备方法1.1溶胶-凝胶合成法溶胶-凝胶法是制备纳米材料的一种重要方法。采用溶胶-凝胶法合成的纳米铁酸钴对Cr（Ⅵ）有较好的去除能力〔17〕。溶胶-凝胶法通过控制溶液中无机金属离子的沉淀过程，使形成的颗粒不发生聚集形成大颗粒沉淀，而是形成均一稳定的溶胶，再经过蒸发易挥发性溶剂，实现各组分在原子级的组装形成亚稳定相，因此可以制备成分均匀的纳米材料，并且具有合成温度较低，使用仪器简单，操作方便的优点。刘常坤〔11〕在采用溶胶-凝胶方法制备CoFe2O4超细微粒的过程中发现，加入适量的聚乙二醇PEG-200时可明显抑制粒子的团聚现象，从而得到粒径为30nm的CoFe2O4微粒。溶13——工业水处理2010－05，30（5）专论与综述胶-凝胶方法制备的铁酸钴和铁酸镍纳米粒子也可作为性能优异的电极材料〔18〕。董艳萍等〔19〕利用溶胶-凝胶法合成的铁酸镧纳米材料对罗丹明B有很好的降解能力。溶胶-凝胶法具有许多特点，如化学均匀性好，胶粒内以及胶粒间化学成分完全一致，纯度较高，化学计量比可严格控制，反应时间短，合成温度、焙烧温度低，得到产物的粒径小，分布均匀，