[發明專利]一種適用于地下水治理的改性零價納米鐵的制備方法

無效

• 申請號: 201210445834.4
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102951718A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 李筱琴;殷其亮;雷蕾;肖陽
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，特別涉及一種適用于地下水治理的改性零價納米鐵的制備方法。

背景技術

由于小于膠體的直徑和獨特的分子或原子結構，納米物質表現出與眾不同的機械、磁性、光學、電學、催化和化學性質，使得它們在機械、能源、光學、電子、藥物輸送、和醫療診斷方面有著巨大的應用潛能。納米物質巨大的比表面積使它們有驚人的表面和量子效應。隨著粒徑的減小，表面和表面附近的原子增加。由于表面原子具有較高的表面能，表面原子有更多的不飽和或者自由鍵。因此，為了獲得表面穩定，表面原子有很強的與其它原子或分子相互影響、吸附和反應的趨勢。例如，納米碳管被報道具有很大的氫儲存容量，因此可以作為理想的原料燃料電池、能源儲存或運輸介質。

納米材料的性質使其在環境中也有著越來越多的應用。例如，有較強的吸收和反應能力的納米材料被用于水、空氣凈化，危險廢物處置和環境修復。根據BCC研究所最近的技術市場研究，在2003年用于環境修復的納米技術的全球市場額只用280萬美金；不過，它在2004年很快增長到480萬美金、2005年增長到1120萬美金。隨著人們對環境質量的關注、納米材料性能的提高和公眾對納米技術的接受，到2010年，僅僅在環境修復市場中納米材料的份額就達到了2.4億美金^[1]。

零價納米鐵是強的還原劑，能降解含氯有機物、硝胺和有機染料，也能有效的去除重金屬和無機離子。由于其大的比表面積和反應活性，零價納米鐵已經被用于一些環境修復案例中：僅僅在美國，自2001年以來有20個以上的項目被完成。在北美、歐洲和亞洲，有更多的正在計劃或建設中。

盡管用納米鐵粒子能有效的降解很多污染物，但是零價納米鐵容易團聚、遷移能力有限（只能遷移幾英寸到幾英尺），限制了零價納米鐵在地下水修復中的應用。因此，國內外許多科學家嘗試用聚合物、聚合電解質對零價納米鐵進行改性，從而增強其遷移能力。也找到了一些有效的分散劑，如淀粉、聚丙烯酸、十二烷基磺酸鈉、羧甲基纖維素鈉、PV3A等，但這些分散劑的用量多、價格較高，不適于零價納米鐵在地下水中的實際應用。

發明內容

本發明的發明目的是針對現有的技術不足，提供一種適用于地下水治理的改性零價納米鐵的制備方法。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

提供一種用于地下水污染原位修復的改性零價納米鐵懸浮液制備方法，包括如下步驟：

1）通過去離子水，分別配制FeCl₃溶液與NaBH₄溶液，兩者的質量比為1.28:1；

2）采用恒流泵將上述NaBH₄溶液泵入到相同體積的FeCl₃溶液中，形成混合液；同時，采用電動攪拌器的轉速攪拌混合液；

3）待全部NaBH₄溶液泵入后，繼續攪拌混合液，使得NaBH₄與FeCl₃反應完全，得到零價納米鐵懸浮液；

4）靜置15?min?-25min，然后進行真空抽濾，將得到的零價納米鐵置入密封容器中，并通入超純氮氣，在5℃以下儲存備用；

5）在超純氮氣的保護下，將聚苯乙烯磺酸鈉與上述零價納米鐵按質量比1:10溶解于脫氧去離子水中；先在300rpm±50rpm條件下攪拌20?min?-30min，再調整轉速為150?rpm±50rpm，繼續攪拌150?min?-160min，得到改性零價納米鐵懸浮液；

6）真空抽濾，將得到的改性零價納米鐵置入密封容器中，并通入超純氮氣，在5℃以下儲存備用。

優選地，步驟1）中，FeCl₃溶液濃度為0.045?mol/L±0.01mol/L；NaBH₄溶液濃度為0.25?mol/L±0.05?mol/L。

優選地，步驟2）中，NaBH₄溶液的泵入速率為40?mL/min?-60?mL/min。

優選地，步驟2）中，電動攪拌機的攪拌速度為650?rpm/min±50?rpm/min。

優選地，步驟3）中，NaBH₄溶液完全泵入后電動攪拌機繼續攪拌10?min?-20min。

優選地，步驟5）中不斷的通入超純氮氣進行保護。

優選地，所述真空抽濾為雙層中速濾紙真空抽濾。

本發明相對于現有技術，具有以下有益效果：