[發明專利]一種經修飾的SDS納米零價鐵及其應用

有效

• 申請號: 202010112875.6
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111229817B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 應蓉蓉;夏冰;孔令雅;張斌;張曉雨;趙彩衣;蘆園園;尹愛經;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: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;B09C1/10;C09K17/40;C12P39/00;C12P3/00;C12R1/385
• 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，公開了一種經修飾的SDS納米零價鐵，其按照如下工藝制備而得：1)將銅綠假單胞菌和黑曲霉分別培養成一定濃度的銅綠假單胞菌液和黑曲霉菌液，然后混合得到復合菌液；2)往SDS納米零價鐵噴灑復合菌液，攪拌均勻，置于4℃條件下保存。本發明SDS納米零價鐵經過修飾，能夠顯著降低重金屬的浸出毒性。

技術領域

本發明屬于污染環境中重金屬污染修復領域，涉及一種經修飾的SDS納米零價鐵及其應用。

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。如自2003年以來，美國環保總署已通過使用納米鐵技術，對40多個TCE/DNAPL污染場地的地下水進行的現場試驗結果表明，在較短時間內，污染物去除率達到98％以上。除廣泛應用于有機污染物的修復外，納米零價鐵已開始應用于水中重金屬污染的治理，如Cd、As、Cr、Zn、Ni、Ag和Pb等。研究表明一定的納米零價鐵劑量可將地下水中As(V)全部去除，納米零價鐵對水體中的Cr(VI)和Pb(II)的反應速率為普通鐵粉的30倍，反應兩個月后其對Cr(VI)的去除量為普通鐵粉的4.8倍，顯示了納米零價鐵突出的反應活性。

鑒于納米零價鐵比傳統零價鐵在重金屬污染處理方面更具優越性，有研究者開始嘗試利用改性后的納米零價鐵作為土壤穩定劑處理As、Cr(VI)、Hg等單一重金屬污染土壤，具有較好穩定效果。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。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。有研究利用XPS、X射線近邊光譜(XANES)和X射線精細結構光譜(EXAFS)發現，溶液中Cr(VI)全部還原為Cr(III)并在納米零價鐵顆粒表面以Cr(OH)₃沉淀及Cr_xFe₁-

x(OH)₃形式存在。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。有研究表明，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：