本发明属于饮用水处理，具体涉及一种纳米磁性絮凝剂及其制备方法和应用。
背景技术：
1、随着畜牧业和水产养殖业的发展，抗生素的种类和用量大增。抗生素使用后能通过多种途径进入水环境，近年来饮用水源中磺胺类抗生素被陆续检出且浓度较高，对生活饮用水造成了污染，威胁了人们的健康安全；现有饮用水厂的常规处理工艺对大分子物质有比较好的去除效果，但对于磺胺类抗生素这类新兴污染物没有针对性，使得对磺胺类抗生素的去除效果较差。现有的絮凝剂在处理含有痕量磺胺类抗生素的原水时，抗生素难以在絮体中形成强烈的相互作用，导致现有絮凝剂的处理效率受到限制，去除率低于60％；为了提高絮凝剂与磺胺类抗生素的相互作用，需要对现有的絮凝剂进行改进。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种纳米磁性絮凝剂及其制备方法和应用，以解决背景技术中的问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种纳米磁性絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤s1、将改性四氧化三铁纳米球超声分散于氨水乙醇溶液中，在机械搅拌的同时缓慢滴加正硅酸乙酯，滴加完毕后继续搅拌24h，离心分离后用蒸馏水和无水乙醇洗涤数次，得到二氧化硅包覆四氧化三铁纳米颗粒；
5、步骤s2、将苯丙氨酸改性壳聚糖加入冰乙酸溶液中，待完全溶胀溶解后加入二氧化硅包覆四氧化三铁纳米颗粒超声处理10min，在低压紫外线灯下照射2-3h，然后用无水乙醇洗涤纯化6-8次，在60℃下真空干燥至恒重，得到纳米磁性絮凝剂。
6、进一步地，所述改性四氧化三铁纳米球通过以下步骤制得；
7、将四氧化三铁纳米粒子分散到去离子水中，然后加入盐酸溶液和柠檬酸钠溶液搅拌混合2-3h，对四氧化三铁纳米粒子的表面进行改性，经过磁性过滤，并用无水乙醇和蒸馏水洗涤数次，得到改性四氧化三铁纳米球。柠檬酸钠吸附在四氧化三铁纳米粒子表面，改变其表面电位，有利于四氧化三铁纳米粒子克服磁偶极矩。
8、进一步地，所述四氧化三铁纳米粒子、去离子水、盐酸溶液和柠檬酸钠溶液的用量比为0.15-2g：50ml：10ml：100ml；所述盐酸溶液的浓度为2mo l/l；所述柠檬酸钠溶液的浓度为0.5mo l/l。
9、进一步地，所述改性四氧化三铁纳米球、氨水乙醇溶液和正硅酸乙酯的用量比为0.15-2g：45-46ml：0.45ml；所述氨水乙醇溶液为浓度25wt％的氨水与乙醇按照体积比1：75混合组成。
10、进一步地，所述苯丙氨酸改性壳聚糖通过以下步骤制得：
11、将壳聚糖加入盐酸溶液中搅拌溶解，然后调节溶液ph至5-6，再加入混合溶液搅拌反应2h后，逐滴加入苯丙氨酸溶液，25℃磁力搅拌反应4h，将反应产物倒入丙酮中沉淀，过滤洗涤，真空干燥24h，得到苯丙氨酸改性壳聚糖。
12、进一步地，所述壳聚糖、盐酸溶液、混合溶液和苯丙氨酸溶液的用量比为1g：100ml：18-20ml：100ml；所述盐酸溶液的浓度为1wt％；所述苯丙氨酸溶液的浓度为0.5wt％。
13、进一步地，所述混合溶液为4-二甲氨基吡啶、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和n,n-二甲基甲酰胺按照用量比0.1-0.2g：0.1-0.2g：20ml混合溶解得到。
14、进一步地，所述苯丙氨酸改性壳聚糖、冰乙酸溶液和二氧化硅包覆四氧化三铁纳米颗粒的用量比为1.5g：15ml：2g；所述冰乙酸溶液的浓度为1wt％。
15、一种纳米磁性絮凝剂，由以上制备方法制得。
16、一种纳米磁性絮凝剂在去除饮用水源中痕量磺胺类抗生素方面的应用，包括以下步骤：
17、将纳米磁性絮凝剂按照10-12mg/l的用量加入取自饮用水源的原水中，搅拌混合5-10min后，静置沉降2h，经过磁性分离絮凝体后，完成对饮用水源中痕量磺胺类抗生素的去除处理。
18、本发明的有益效果：
19、本发明将四氧化三铁纳米粒子用柠檬酸钠进行表面改性，得到改性四氧化三铁纳米球，不仅能够通过改变其表面电位而提高分散性，而且还有利于克服磁偶极矩；再通过滴加正硅酸乙酯溶液，制备出二氧化硅包覆四氧化三铁纳米颗粒，用二氧化硅对磁性四氧化三铁纳米颗粒进行包覆，可以提高四氧化三铁纳米颗粒的稳定性，同时在吸附性能上也有一定的提升；最后在紫外灯照射下，将二氧化硅包覆四氧化三铁纳米颗粒与苯丙氨酸改性壳聚糖进行反应接枝，得到纳米磁性絮凝剂；苯丙氨酸改性壳聚糖中的苯丙氨酸基团能与磺胺类抗生素分子之间产生静电吸引作用、含π电子相互作用以及氢键作用，促进了纳米磁性絮凝剂的吸附架桥和网捕卷扫作用，提升了对饮用水源中磺胺类抗生素的去除效果；壳聚糖分子结构中的氨基也易与磺胺类抗生素分子中的苯环相结合，于是本发明的纳米磁性絮凝剂在各方面作用的共同推动下，可迅速吸附到磺胺类抗生素的表面，并进一步产生絮凝作用，最终可在磁场作用下快速分离絮体；因此，本发明的纳米磁性絮凝剂非常适用于饮用水源中痕量磺胺类抗生素的高效去除，去除率高达90％，且其制备方法简单易操作。
1.一种纳米磁性絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种纳米磁性絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述改性四氧化三铁纳米球通过以下步骤制得；
3.根据权利要求2所述的一种纳米磁性絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述四氧化三铁纳米粒子、去离子水、盐酸溶液和柠檬酸钠溶液的用量比为0.15-2g：50ml：10ml：100ml；所述盐酸溶液的浓度为2mo l/l；所述柠檬酸钠溶液的浓度为0.5mo l/l。
4.根据权利要求1所述的一种纳米磁性絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述改性四氧化三铁纳米球、氨水乙醇溶液和正硅酸乙酯的用量比为0.15-2：45-46：0.45ml；所述氨水乙醇溶液为浓度25wt％的氨水与乙醇按照体积比1：75混合组成。
5.根据权利要求1所述的一种纳米磁性絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述苯丙氨酸改性壳聚糖通过以下步骤制得：
6.根据权利要求5所述的一种纳米磁性絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖、盐酸溶液、混合溶液和苯丙氨酸溶液的用量比为1g：100ml：18-20ml：100ml；所述盐酸溶液的浓度为1wt％；所述苯丙氨酸溶液的浓度为0.5wt％。
7.根据权利要求6所述的一种纳米磁性絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述混合溶液为4-二甲氨基吡啶、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和n,n-二甲基甲酰胺按照用量比0.1-0.2g:0.1-0.2g：20ml混合溶解得到。
8.根据权利要求1所述的一种纳米磁性絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述苯丙氨酸改性壳聚糖、冰乙酸溶液和二氧化硅包覆四氧化三铁纳米颗粒的用量比为1.5g：15ml：2g；所述冰乙酸溶液的浓度为1wt％。
9.一种纳米磁性絮凝剂，其特征在于，由权利要求1-8任意一项所述的制备方法制得。
10.根据权利要求9所述的一种纳米磁性絮凝剂在去除饮用水源中痕量磺胺类抗生素方面的应用。
