[發明專利]一種高分散負載型鈀銅改性納米鐵的制備方法與應用

有效

• 申請號: 201911075846.0
• 申請日: 2019-11-06
• 公開（公告）號: CN110723801B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 吳乃瑾;張驥;李培中;王海見;李翔;榮立明
• 申請（專利權）人: 輕工業環境保護研究所
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70;C02F101/36;C02F103/06
• 代理公司: 北京市邦道律師事務所 11437
• 代理人: 薛艷

本發明公開了一種高分散負載型鈀銅改性納米鐵的制備方法，其包括如下步驟：步驟a、取鐵鹽加入去離子水，溶解后加入多孔二氧化硅載體粉末；步驟b、向步驟a得到的溶液中加入硼氫化物溶液；步驟c、向步驟b得到的溶液中依次加入鈀鹽和銅鹽溶液，攪拌得到高分散負載型鈀銅改性納米鐵。本發明制備的高分散負載型鈀銅改性納米鐵能夠增加納米零價鐵顆粒的長效穩定性及表面活性位點數量，提高了地下水中二氯乙烷等小分子/飽和氯代烴的去除效率。

技術領域

本發明涉及污染地下水修復治理技術領域，特別是涉及一種高分散負載型鈀銅改性納米鐵的制備方法，進一步還涉及該高分散負載型鈀銅改性納米鐵在去除地下水中氯代烴的應用。

背景技術

氯代烴是一類常見的易揮發、難降解有機污染物，由于意外泄露和不當處置，此類污染物在土壤和地下水中頻繁檢出。大多數氯代烴在自然含水層存在持久性環境污染且對人體具有致癌、致畸、致突變效應。美國、歐盟、中國已將一些典型氯代烴列入優先污染物清單。2008至2009年，Bi等人在中國東部采取淺層地下水水樣130個，結果表明，共檢測到揮發性有機污染物36種，其中氯代烴污染占有較大比重：氯仿(16.9％)、1,2-二氯乙烷(16.2％)、1,2-二氯丙烷(13.1％)。2012年，高存榮等在中國69個城市開展了地下水揮發性鹵代烴污染檢測與特征研究，采集地下水樣品791組，其中氯仿、四氯乙烯、1,2-二氯乙烷、1,2-二氯丙烷、四氯化碳、三氯乙烯、二氯甲烷、1,1,2-三氯乙烷等多種氯代烴均有較高的檢出率。

Gillham和O’Hannesin的開創性研究表明零價鐵對鹵代有機物的降解速率遠大于自然條件下的非生物降解過程，從而發現了零價鐵材料在去除污染物方面巨大的應用潛力。其中，納米級零價鐵(nZVI)具有較大的比表面積，因而具有優良的表面吸附能力和較高的化學反應活性。近年來，將nZVI用于環境污染治理逐步發展為一種新的污染控制技術，該材料可相對安全地注入含水層重污染區，形成高效原位反應帶，快速修復源區的污染物羽流。然而由于其較小的顆粒尺寸及高活性，導致其易團聚、失活，限制了在實際工程中的應用。目前已報道多種途徑可有效延長其穩定性：有機聚合物改性；調節體系pH偏堿性；表面包覆氧化鐵/二氧化硅/乳化膜等。

然而Liu等通過電解還原的方法考察了氯代脂肪烴C-Cl鍵解離能與降解速率的關系，研究結果表明反應速率常數的對數ln(1/Kc)與C-Cl鍵強度呈線性關系。小分子氯代烴或飽和氯代烴C-Cl鍵解離能大，脫氯反應所需的活化能高，單純nZVI體系的電子遷移能力或者對活性氫原子的轉移能力仍舊不足以快速克服部分氯代烴較高的C-Cl鍵能，實現其快速、徹底降解。針對此類污染場地，國內外近年來開發出多種nZVI改性修復技術，現階段最新的研究成果主要包括：硫化nZVI、鈀(Pd)改性、負載固定化等。基于目前研究，各類新型改性nZVI修復材料對三氯乙烯、四氯乙烯等不飽和氯代烴顯示出較高的反應活性，但是對二氯乙烷等小分子/飽和氯代烴的反應活性仍較低。因此，需要研制一種高分散改性納米鐵，以提高對地下水中二氯乙烷等小分子/飽和氯代烴的去除率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高分散負載型鈀銅改性納米鐵的制備方法，該方法制備的改性納米鐵能夠增加納米零價鐵顆粒的長效穩定性及表面活性位點數量，提高地下水中二氯乙烷等小分子/飽和氯代烴的去除效率。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種高分散負載型鈀銅改性納米鐵的制備方法，其包括如下步驟：

步驟a、取鐵鹽加入去離子水，溶解后加入多孔二氧化硅載體粉末；

步驟b、向步驟a得到的溶液中加入硼氫化物溶液；

步驟c、向步驟b得到的溶液中依次加入鈀鹽和銅鹽溶液，攪拌得到高分散負載型鈀銅改性納米鐵。

上述高分散負載型鈀銅改性納米鐵的制備方法，其中，所述步驟a中，所述鐵鹽為硫酸亞鐵或氯化亞鐵，所述鐵鹽中Fe與多孔二氧化硅載體的質量比為0.05-0.2。