[發明專利]一種納米吸附材料的制備及其在修復土壤重金屬污染中的應用

在審

• 申請號: 201910147609.4
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109794216A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 劉學平;李靜玲;劉敏毅;柳燕梅;肖自強;余根鼎;劉志鵬
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30;B09C1/00;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種納米Fe₃O₄@SiO₂吸附材料的制備及其在修復土壤重金屬污染中的應用。本發明是分別以廢玻璃、尾礦渣、粉煤灰、硅藻土、膨潤土等硅基材料為原料，以十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）為模板，利用溶膠－凝膠法制備得到具有較好吸附性能的Fe₃O₄@SiO₂疏水性材料，可用于土壤及水體中Cd等重金屬污染物的修復。在實現固體廢物資源化的同時，可制備出性能良好的土壤污染修復材料。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種納米Fe₃O₄@SiO₂吸附材料的制備及其在修復土壤重金屬污染中的應用。

背景技術

根據2014年發布的《全國土壤污染狀況調查公報》，我國土壤總的超標率為16.1%，污染類型以無機重金屬污染物為主，其超標點位數占全部超標點位的82.8%。對于與人類生活息息相關的耕地土壤，19.4%重金屬超標。因此，在不改變土壤原有結構的條件下，如何快速有效的去除土壤中的重金屬污染物，成為當前研究的熱點內容。

土壤中重金屬的毒性與其形態有關，通過施加鈍化劑以降低重金屬的生物有效性成為近年來的研究熱點。原位化學鈍化方法在成本和時間上能更好地滿足重金屬污染土壤修復要求，更加適用于農田污染土壤，尤其是復合污染土壤的治理，而該項技術中對鈍化劑的選用是關鍵。黏土礦物、磷酸鹽、硅酸鹽、硅藻土、沸石、生物炭、腐殖酸等材料均可應用于土壤重金屬污染修復，此類材料的共同特點是具有獨特的三維空間架構，其表面具有大量微孔、空腔、通道等高度發達的空隙結構，使其具有巨大的比表面積，對離子具有很大的吸附容量和交換能力，被認為是較好的重金屬污染修復材料。但天然環境材料修復效果不高的缺點也限制了其推廣應用。

隨著納米材料學科的發展，納米介孔SiO₂對重金屬有更好的鈍化效果。已有較多報道介孔SiO₂在水體介質中的應用：介孔SiO₂對重金屬離子有較好的吸附效果，特別是經過功能化修飾的介孔SiO₂對重金屬離子的吸附有更好的選擇性。也有部分學者報道了在土壤介質中對重金屬污染物的鈍化效果：介孔SiO₂對土壤重金屬有一定的鈍化效果，可有效降低土壤可交換態、碳酸鹽結合態和鐵錳氧化物結合態的濃度，明顯抑制了重金屬在土壤中的遷移及生物活性。但介孔SiO₂無法將重金屬污染物從土壤中去除，僅能降低重金屬的生物活性。

本發明，通過負載Fe改性介孔SiO₂可使其具有磁性，Fe₃O₄@SiO₂可攜帶重金屬污染物與土壤顆粒的實現分離。且由于更高的分散性，修復效果優于納米介孔SiO₂。但是現有技術方案：尚未有利用廢玻璃制備Fe₃O₄@SiO₂吸附材料并應用于修復土壤重金屬污染的報到。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米Fe₃O₄@SiO₂吸附材料的制備及其在修復土壤重金屬污染中的應用。本發明是分別以廢玻璃、尾礦渣、粉煤灰、硅藻土、膨潤土等硅基材料為原料，以十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）為模板，利用溶膠－凝膠法制備得到具有較好吸附性能的Fe₃O₄@SiO₂疏水性材料，可用于土壤及水體中Cd等重金屬污染物的修復。在實現固體廢物資源化的同時，可制備出性能良好的土壤污染修復材料。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

所述一種納米Fe₃O₄@SiO₂吸附材料的制備方法，包括以下步驟：