[發明專利]一種殼核型納米鐵復合顆粒及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310715078.7
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103691375A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 萬金泉;舒亞婕;馬邕文;黃明智;王艷;陳楊梅
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B82Y30/00;B82Y40/00;C02F3/28;C02F101/36
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

1.一種殼核型納米鐵復合顆粒的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）制備納米鐵溶膠：在體積比為1:2～2:3的異丙醇與水的混合溶液中加入七水合硫酸亞鐵，通入氮氣，加聚乙二醇，攪拌至形成均一溶液，邊攪拌邊滴加硼氫化鈉水溶液，滴加完畢后繼續攪拌反應10～30min；

（2）制備殼核型納米鐵復合粒子：向上述所得溶液中加入正硅酸乙酯，其加入量為2～4ml，以每加入1mol硫酸亞鐵計，反應1～4h后，加入硅烷偶聯劑KH-540，正硅酸乙酯與硅烷偶聯劑KH-540的摩爾比為0.5～4，連續攪拌10～12h，整個反應過程都在氮氣保護下進行，反應完后，靜置、真空抽濾，得到氨基化的納米復合顆粒，然后將上述復合顆粒加入到琥珀酰酐和丙酮混合溶液中攪拌；反應完后，靜置、真空抽濾，用無水乙醇和去離子水洗滌，60℃真空干燥24h，即得到殼核型納米鐵復合顆粒NH₂-SiO₂@NZVI。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述聚乙二醇為PEG-20000，其加入量為50g～200g，以每加入1mol硫酸亞鐵計。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述硼氫化鈉水溶液濃度為1mol/L，其中硼氫化鈉與氫氧化鈉的摩爾比為10:1；硼氫化鈉與硫酸亞鐵的摩爾比為1:1～4:1。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于,步驟（2）中，所述正硅酸乙酯的加入量為200～400ml，以每加入1mol硫酸亞鐵計。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于,步驟（2）中，所述硅烷偶聯劑KH-540的加入量為0.4～3.2ml，以每加入2ml正硅酸乙酯計。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于,步驟（2）中，加入正硅酸乙酯后反應1h～2h，再加硅烷偶聯劑。

7.根據權利要求1～6任意一項所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，將復合顆粒加入到琥珀酰酐和丙酮混合溶液中室溫下攪拌反應3～6h；所述琥珀酰酐和丙酮的體積比為1:3。

8.權利要求1～7任意一項方法制備的殼核型納米鐵復合顆粒，其特征在于，以納米鐵為核心，表面包覆有氨基修飾的二氧化硅殼層。

9.權利要求8制備的殼核型納米鐵復合顆粒的應用，其特征在于，該復合顆粒用于降解水中氯酚類污染物。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，在反應器皿中分別加入葡萄糖氯化銨、磷酸二氫鉀和微量元素，控制葡萄糖3g/L，其中C、N、P的摩爾比為200:5:1，脫氧后的去離子水，經過2,4,6-TCP馴化后的厭氧顆粒污泥49.35g?VSS/L～148.05g?VSS/L，50mg/L的2,4,6-TCP和0.5～2g/L的納米鐵復合顆粒，混合均勻后調節初始pH值為3～7，用氮氣吹脫3min，然后用橡皮塞封口，恒溫振蕩反應，溫度35℃，150r/min。