[發明專利]一種制備新型催化還原脫氯劑的方法

無效

• 申請號: 200710059837.3
• 申請日: 2007-10-12
• 公開（公告）號: CN101147864A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 李偉;韓奕;張明慧;陶克毅
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J23/745;B01J21/02;A62D3/34;A62D101/22
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技術領域

本發明是涉及一種新型催化還原脫氯劑的制備方法，更具體的說是一種制備具有高脫氯效率的納米Ni-Fe復合催化還原脫氯劑的方法。

背景技術

含氯有機化合物種類繁多，又是重要的化工原料、中間體和有機溶劑，因而被廣泛應用于化工、醫藥、制革、機械、木材防腐等行業。它們通過揮發、容器泄漏、廢水排放、農藥和殺蟲劑使用及含氯有機物成品的燃燒等途徑進入環境，嚴重污染了大氣、土壤、地下水和地表水。幾乎所有的氯代芳烴及其衍生物都有毒性且難于降解，其中許多含氯有機物被列為美國EPA環境優先控制污染物。尤其是持久性有機污染物(Persistent?Organic?Pollutant，簡稱POPs)，具有“致癌、致畸、致突變”的“三致”效應和遺傳毒性；同時，由于很多含氯有機物具有高揮發性和類酯物可溶性，易被皮膚、粘膜等吸收而對人體造成嚴重損害。因此，含氯有機污染物已經引起了各國政府、學術界、工業界和公眾的廣泛關注，成為一個全球性環境問題。近年來，隨著納米技術的發展，針對納米Fe⁰和納米M-Fe雙金屬體系(M＝Ni，Pt，Pd，Cu，Ag等)已經成為有機氯降解研究的新熱點。納米Fe⁰和納米M-Fe雙金屬體系的比表面和表面反應性都較普通鐵粉高。如，納米Pd/Fe的BET比表面積為33.5m²/g，而Fe粉的BET比表面積為0.9m²/g；納米級Pd/Fe的比反應速率常數(kSA)為商品Fe粉的幾十倍到幾百倍。此外，納米級Fe微粒可以被注入被污染的土壤、沉積物或蓄水層進行原位修復，以替代傳統鐵反應墻或將地下水抽出后進行治理的方法。

目前，CN1868913報道了一種鐵硅合金粉體與鋁鎂合金粉體作為脫氯材料去除水體中含氯有機物的方法。該類脫氯劑可以快速降解消除水體中的含氯有機物。CN1837106則報道了一種超聲輔助強化金屬還原有機氯化物脫氯的方法。選取零價金屬或金屬合金作為還原劑，在反應設備內設超聲波發生器，超聲波發生器向水體發射超聲波，強化還原劑對廢水中的有機氯的還原脫氯過程。另外，大量文獻報道雙金屬催化劑具有單金屬催化劑無法比擬的加氫活性和選擇性。CN1831197和CN1183316報道了不同方法制備Pd-Fe復合催化還原脫氯劑脫除水中含氯有機物的過程。而由于貴金屬Pd的價格昂貴，影響了這種脫氯劑的廣泛應用。所以，使用過渡金屬來替代貴金屬是具有實用意義的。2002年，Thomas?E.Mallouk報道了一種Ni-Fe雙金屬催化劑在氯代有機物脫除反應中的應用(Chem.Mater.2002，14，5140-5147)。作者使用KBH₄還原Ni²⁺和Fe²⁺的混合溶液，得到納米Ni-Fe復合催化還原脫氯劑。作者認為，Fe⁰起到還原劑的作用，沉積在Fe⁰表面的Ni起到催化的作用。而由于實驗方法的限制，很難避免Fe⁰對Ni的包覆，使得部分Ni不能被利用。因此，尋找一種能使納米Ni均勻沉積于納米Fe⁰表面的制備雙金屬脫氯劑的方法是具有重大的理論和實際意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備新型催化還原脫氯劑的方法，它是制備納米Ni-Fe雙金屬復合催化還原脫氯劑的方法，該脫氯劑能夠在納米Fe⁰表面生成NiB非晶態合金團簇，進而提高了納米Fe⁰的脫氯性能。

本發明的特點在于所研制的納米Ni-Fe雙金屬復合催化還原脫氯劑中，NiB非晶態合金均勻分布在納米Fe⁰表面，在促進Fe⁰與反應物進行反應的同時，又不會將納米Fe⁰的活性表面覆蓋，保證Fe⁰能夠充分與反應物接觸，Ni占脫氯劑的總重量的1％～45％。

催化還原脫氯劑的制備步驟如下：

將化學還原法制備的納米Fe⁰(5～200nm)加入到5～350ml?NiB化學鍍液中，在20～90℃下攪拌5～120min。產物經去離子水洗滌至中性，再用無水乙醇洗去殘留水分。產物經干燥后，可用于氯苯水溶液的脫氯反應。

所述的納米Fe⁰尺寸在5～200nm內，優選團簇尺寸為60nm納米Fe⁰。

所述的反應中加入的NiB化學鍍液體積為5～350ml，優選220ml。

所述的反應溫度為20～90℃，優選40℃。

具體實施方式