[發明專利]納米級Fe0/Fe3O4的制備方法及其用途

無效

• 申請號: 200810062741.7
• 申請日: 2008-07-01
• 公開（公告）號: CN101306862A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 徐新華;王倩;吳燕君;張珍;童翼飛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70;C02F1/28;C02F1/62;C02F101/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種納米級Fe⁰/Fe₃O₄的制備方法及其用途。

背景技術

生產和生活過程中排放的各種污染物通過各種途徑進入環境，嚴重污染了大氣、土壤、地下水和地表水系統，嚴重威脅著人類的健康生活。其中Cr(VI)是地下水、土壤和地表水體中普遍存在的優先污染物之一。

Cr(VI)、總鉻為《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中的第一類污染物，其最高允許排放質量濃度分別為0.5mg/L和1.5mg/L。Cr(VI)是國際抗癌研究中心和美國毒理學組織公布的致癌物，具有明顯的致癌作用，常接觸大劑量Cr(VI)會引起接觸部位的潰瘍或造成不良反應。攝入過量的Cr(VI)會引起腎臟和肝臟受損、惡心、胃腸道刺激、胃潰瘍、痙攣甚至死亡。Cr(VI)還會進入DNA遺傳給下一代。據試驗，水中含鉻1mg/L時，可刺激作物生長，1～10mg/L時會使作物生長緩慢，到100mg/L時作物停止生長，瀕于死亡。廢水中含鉻化合物時，會降低廢水生物處理的效率。

研究發現，Fe⁰幾乎可以去除污染地下水中主要的污染物，包括地下水中含氯有機物的脫氯，硝酸鹽的脫氮，及地下水中Cr(VI)等重金屬的修復等，且鐵被氧化后形成的氧化鐵(氫氧化鐵、碳酸鐵等)能吸附多種污染物，如As(II)。利用鐵金屬處理地下水的系統，可以是地面上的，也可以與砂粒混合作為反應墻直接埋置在含水層中。

金屬鐵雖然能夠有效地使含氯有機物和硝酸鹽脫氯、脫氮，能夠還原修復重金屬污染，但仍面臨著以下挑戰：

(1)隨著反應的進行，金屬鐵表面逐漸形成金屬氫氧化物或碳酸鹽鈍化層，使得鐵的反應活性降低。

(2)納米級Fe⁰雖然可以提高反應活性，但由于顆粒較小，在地球磁場及顆粒間靜磁力的影響下，容易聚集成團，且暴露在空氣中易發生氧化，從而影響反應活性的發揮。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種納米級Fe⁰/Fe₃O₄的制備方法及其用途。

納米級Fe⁰/Fe₃O₄的制備方法是將0.5～1mmol的FeSO₄·7H₂O加至400ml水中，然后通氮氣0.5～1h去除溶解氧，再加入0.5～1.5g?Fe₃O₄，在不斷通入N₂并連續攪拌的條件下，滴入100ml?NaBH₄水溶液，NaBH₄水溶液的初始摩爾濃度為FeSO₄·7H₂O溶液的8倍，得到納米級Fe⁰/Fe₃O₄。

納米級Fe⁰/Fe₃O₄用于地下水和廢水中六價鉻的去除和修復。

本發明與現有技術相比具有的有益效果：

1)納米級Fe⁰/Fe₃O₄體系制備方法簡單，反應速度快。制備過程中只需三種化學試劑，即首先使NaBH₄和FeSO₄·7H₂O進行反應，再加入起穩定化和分散納米級Fe⁰的作用的Fe₃O₄，反應在0.5-1h內即可完成，時間短；

2)納米級Fe⁰/Fe₃O₄體系中的納米級Fe⁰直徑都在100nm以下，在Fe₃O₄的微弱磁性作用下，可以分散在Fe₃O₄的表面，使整個體系的比表面積顯著增加(如附圖2所示)，反應速率大大提高；