[發明專利]一種用果皮或果籽仁綠色合成納米零價鐵懸浮液的方法

在審

• 申請號: 201610249518.8
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105750562A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 岳秀萍;張瀟;郭波;李美玲;陳娜
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B82Y40/00;C02F1/62
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及一種納米零價鐵的制備方法，具體是一種利用廢棄果皮和果籽仁中的總酚物質的還原性合成納米零價鐵的方法，屬于納米材料的制備和環境污染控制新材料技術領域。

背景技術

納米零價鐵（nZVI）比表面積大的特點，使其具有較高的表面能和表面結合能，可以提高零價鐵顆粒的反應活性和處理效率，易于與其他原子相結合，因而被廣泛用于環境修復中污染物的去除。

合成納米零價鐵的方法眾多，有化學氣相沉積法、惰性氣體冷凝法、脈沖激光燒蝕法、火花放電產生法、濺射氣體-聚集法、熱解法、氧化物熱還原法、金屬絡合物加氫法、鐵鹽水溶液還原法等。

目前，國內外關于納米零價鐵的制備方面已有較多報道。公告號為CN104226987A的中國專利申請以十二烷基硫酸鈉包裹在納米零價鐵表面提高其分散性，但制備納米零價鐵的原材料是有毒的硼氫化鈉。公告號為CN104815982A中國專利申請公布的以改性海泡石為負載材料制備的納米零價鐵有較高表面積和良好分散性，但依舊采用硼氫化鈉作為還原劑且改性海泡石的制備工藝復雜，反應條件苛刻。從文獻報道來看，現有的納米零價鐵的合成方法可以滿足良好的分散性和較高的反應活性的要求，但對于納米零價鐵工業化的應用而言，這些化學物理的合成方法中，采用的還原劑、分散劑、螯合劑等大多是有毒的化學試劑，在大規模生產nZVI時，一方面會耗費大量的、較昂貴的化學試劑，同時還會污染環境，產生二次污染的問題，因此普通的合成方法尚無法滿足環境友好、成本低、效益高的要求。

發明內容

本發明為了解決現有零價鐵制備方法所用的原材料為有毒的化學試劑的問題，提供了一種無毒無害的，可生物降解的納米零價鐵制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種用果皮或果籽仁綠色合成納米零價鐵懸浮液的方法，包括以下步驟：

（1）將果皮或果籽仁烘干并粉碎，稱取定量果皮或果籽仁粉末，加入體積濃度為60%的乙醇溶液中，所述果皮或果籽仁粉末與乙醇溶液的料液比為1：15~1：25（g/ml）；乙醇溶液在果皮或果籽仁粉末加入后通氮氣；將混合溶液在水浴鍋中水浴加熱獲得總酚提取液，水浴提取溫度為70℃~90℃，水浴提取時間為0.5~1小時；用離心機對總酚提取液進行離心，取上清液并將上清液中總酚的濃度稀釋至0.2mg/mL作為制備納米零價鐵的還原劑；

（2）稱取定量三氯化鐵溶于去離子水中，攪拌至完全溶解，制備出濃度為0.1mol/L三氯化鐵溶液；向三氯化鐵溶液中通氮氣；

（3）將步驟（1）獲得的濃度為0.2mg/mL的還原劑以0.2ml/s的速度逐滴滴加到步驟（2）所述的三氯化鐵溶液中，反應得到納米零價鐵的懸浮液；所述還原劑與三氯化鐵溶液的體積比為5:1，反應過程中始終向混合液中通氮氣。

將1mL本發明所述方法制備的納米零價鐵懸浮液，加入到含有50mL濃度為20mg/L的Cr（Ⅵ）溶液的錐形瓶中，在25℃，轉速為100r/min的條件下恒溫振蕩70分鐘，對Cr（Ⅵ）去除率進行檢測。

本發明制備的零價鐵懸浮液用于去除水體中的六價鉻，對20mg/L的六價鉻的去除率為93%~98%，去除速率快，去除率高，對受污染水體無二次污染，在六價鉻污染水體修復中有較好的應用前景。

植物多酚又稱植物丹寧，分為水解單寧（酸酯類多酚）和縮合單寧（黃烷醇類多酚或原花色素）。水解單寧和縮合單寧的化學結構富含多個鄰位酚羥基，鄰位酚羥基對活性氧等自由基具有很強的捕捉能力，使多酚具有較強的抗氧化能力。本發明利用多酚的抗氧化能力還原鐵離子生成納米零價鐵，粒徑小，無毒，生物降解性好，不會給環境帶來二次污染，具有良好的應用價值。

附圖說明

圖1為實施例1所制備的納米零價鐵懸浮液的粒徑分布圖。

圖2為實施例2所制備的納米零價鐵懸浮液的粒徑分布圖。

圖3為實施例3所制備的納米零價鐵懸浮液的粒徑分布圖。

圖4為不同果皮提取物在相同總酚含量（0.2mg/mL）條件下合成納米零價鐵懸浮液對六價鉻的去除情況。圖中曲線1是葡萄籽總酚合成nZVI，曲線2是芒果皮總酚合成nZVI，曲線3是石榴皮總酚合成nZVI。

圖5為不同果皮提取物在相同總酚含量（0.2mg/mL）條件下合成納米零價鐵懸浮液對六價鉻的去除率。圖中曲線1是葡萄籽總酚合成nZVI，曲線2是芒果皮總酚合成nZVI，曲線3是石榴皮總酚合成nZVI。

具體實施方式