[發明專利]親水材料摻雜共混膜載納米零價鐵復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810351614.2
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108483613B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 王向宇;汪滔
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70;C02F1/28;C02F101/20
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本發明公開了一種親水材料摻雜共混膜載納米零價鐵復合材料及其制備方法和應用，方法包括：(1)合成親水材料；(2)在共混膜合成過程中，摻雜親水材料；(3)將親水材料摻雜共混膜浸泡到生物激發聚合物溶液中功能化；(4)將功能化后親水材料摻雜共混膜浸入可溶性鐵鹽溶液中，使鐵離子負載到勃姆石摻雜共混膜上；(5)再將負載鐵離子的共混膜浸入到硼氫化鹽溶液中，通過強還原作用形成親水材料摻雜共混膜載納米零價鐵復合材料；本方法成本低、操作過程簡便，制得的納米零價鐵粒子分散性能好，反應活性高、易回收，對重金屬、有機染料和抗生素廢水的去除能力好，不會產生二次污染，在環境污染修復領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于納米材料的制備及改性技術，涉及一種親水材料摻雜共混膜載納米零價鐵復合材料及其制備方法，并將該復合材料應用于對含重金屬、染料、抗生素等污染物廢水的處理中。

背景技術

自20世紀80年代末以來，納米零價鐵作為一種新型的納米材料，對受污染土壤和水體修復方面都表現出優越的去除和降解性能，并在環境科學與工程領域受到廣泛關注。納米零價鐵顆粒的粒徑在1~100nm之間，由于其粒徑小，相對于一般的納米鐵顆粒，獨特的小尺寸效應使其具有比表面積大、反應活性高的特點，進而擁有優越的吸附性能和還原性能。納米零價鐵技術作為目前最具潛力的環境污染修復技術之一，為進一步的環境污染修復和環境污染機理研究提供了新思路和新方法，同時納米鐵本身具有的價格低和環境友好的特點，被廣泛應用于去除重金屬離子、染料、抗生素、鹵代有機物等各類環境污染物。

目前，國內外納米零價鐵的制備方法一般選用液相還原法，該方法因設備簡單、易操作，生產成本低而被廣泛使用。但液相還原法制備的納米零價鐵還存在粒徑分布不均，容易發生團聚從而降低活性等問題，因此納米零價鐵技術在環境污染修復領域的工程化應用還具有一些技術壁壘。為應對這些問題，相關領域的許多研究人員提出了各種方法對納米零價鐵進行處理、改性，具體包括：(1)物理方法，如超聲、微波等；(2)利用分散劑改性，常用的分散劑有聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯等；(3)對納米鐵進行負載固定、分散以阻止其團聚，常用的載體包括膨潤土、浮石、活性炭和有機高分子載體等。與無機載體相比，有機高分子載體因其可控的多孔結構和優越的表面化學性能常被用來負載納米材料以合成復合材料，而新制得的復合材料將納米鐵粒子和有機高分子載體材料各自的優越性能耦合為一體，這同時也使得納米零價鐵的重復使用得以實現。已有文獻報道了將納米零價鐵顆粒成功負載到聚醚砜、聚偏氟乙烯等聚合物膜上，并且實驗結果表明被負載在膜上的納米零價鐵粒子團聚被大大減弱、分散性得到提高，從而其對污染物的反應活性和降解性能也得到很大提升。雖然有部分文獻報道利用分散劑對改性納米零價鐵顆粒可以起到一定效果，但是經分散劑改性后的納米零價鐵仍會以顆粒的形式存在于水體中，這些納米鐵顆粒會隨著水體流動而遷移，很難進行回收，對生態環境會造成潛在的風險。

因此，這就使得制備一種合成工藝簡便、反應活性高同時具有可回收性能的納米零價鐵基復合材料顯得及其重要。