[發明專利]一種改性納米零價鐵的制備方法

有效

• 申請號: 202010087793.0
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111229153B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 應蓉蓉;孔令雅;夏冰;張曉雨;張斌;蘆園園;尹愛經;趙彩衣;馮艷紅;張亞;單艷紅
• 申請（專利權）人: 生態環境部南京環境科學研究所;安徽省環境科學研究院
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/30
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

本發明屬于污染環境中重金屬污染修復領域，公開了一種改性納米零價鐵的制備方法，其包括如下步驟：步驟1)制備菌劑，步驟2)制備羧甲基纖維素(CMC)納米零價鐵，3)制備改性納米零價鐵。本發明制備方法簡單可行，應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于污染環境中重金屬污染修復領域，涉及一種改性納米零價鐵的制備方法。

背景技術

納米級別的零價鐵具有普通毫米級或微米級零價鐵不能比擬的還原吸附能力，能高效得將環境污染物，如含氯有機物、有毒金屬、無機化合物轉變為低毒或惰性的物質，越來越受到科研工作者的關注。

研究發現十二烷基硫酸鈉改性納米零價鐵(SDS-nZVI)對砷具有穩定作用，使砷尾礦渣中浸出毒性法(TCLP)提取的As含量下降52.25％。對于多金屬污染土壤，目前的研究較為缺乏，僅有少數報告利用未改性的納米零價鐵修復多金屬復合污染石灰性土壤，使DTPA提取的Cd，Zn，Pb和Ni含量分別只下降12％，0％，25％和21％，但忽略了未改性納米零價鐵的缺陷。對納米零價鐵修復重金屬污染的機理研究，目前主要集中在水體中納米零價鐵去除重金屬的機理，包括：(1)與重金屬的標準氧化還原電位有關，理論上只要標準氧化還原電位高于Fe²⁺/Fe(-0.41V)的元素，即可被Fe還原；(2)納米零價鐵粒徑小、比表面積大，因此表面能量高、吸附能力強，能通過吸附作用去除水中部分重金屬離子；(3)Fe將H₂O轉變成H₂和OH^-，溶液中某些金屬離子與OH^-在納米零價鐵粒子表面進行配合，生成微溶物的共沉淀作用。一種元素通常存在多種機理。高分辨率X射線光電子能譜(HR-XPS)結果顯示溶液中Zn²⁺和Cd²⁺未被還原，而Hg²⁺、Ag⁺被還原為單質Hg和Ag。研究發現溶液中部分Pb²⁺與納米鐵表面的OH^-配合形成Pb(OH)₂和PbO₂，而另一部分吸附的Pb²⁺則被還原為零價鉛的結論。在污染土壤中，目前已有的研究主要集中在對納米零價鐵及其改性對土壤重金屬的穩定效果，其對重金屬的穩定機制尚不明確。由于土壤是由多種成分和不同大小顆粒組成的非均質體，不同粒級組分的理化性質存在差異，對重金屬元素的吸附能力也具有很大差異。研究表明，土壤顆粒中的砷含量與黏粒比例呈正相關，土壤細顆粒中砷含量更高。同樣在土壤中，隨著土壤粒徑的減小，Cd和Zn的含量逐漸增加。這就為研究穩定劑穩定化重金屬的機理研究帶來困難。傳統的重金屬穩定劑/改良劑，如石灰石、粉煤灰、粘土礦物材料等，對土壤中重金屬的穩定機理主要是：(1)穩定劑/改良劑表面對重金屬離子的離子交換或者配位吸附作用；(2)與重金屬通過溶解-沉淀作用生成溶解度很低的無機鹽類；(3)先在表面生成無機鹽沉淀相，重金屬離子再擴散進入礦物的晶格。