[發明專利]一種硫化納米零價鐵及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 202010911917.2
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112028131A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 劉娜;王金鑫;曲丹
• 申請（專利權）人: 暨南大學;寶航環境修復有限公司
• 主分類號: C01G49/12
• 分類號: C01G49/12;C02F1/70;C02F101/36
• 代理公司: 深圳市韋恩肯知識產權代理有限公司 44375
• 代理人: 李華雙

本發明提供了一種硫化納米零價鐵的制備方法，所述制備方法是采用多硫化物對納米零價鐵進行改性后得到所述硫化納米零價鐵。該制備方法操作簡單方便，成本低，獲得的硫化納米零價鐵含有多種鐵硫化物，便于在不同的環境條件中使用。本發明還提供了采用上述方法制備的硫化納米零價鐵，該硫化納米零價鐵具有使用簡便易管理、對三氯乙烯去除率高、對三氯乙烯的去除效果不受pH環境的影響、可重復使用性好等優點，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明具體涉及一種硫化納米零價鐵及其制備方法和用途。

背景技術

三氯乙烯(TCE)自上個世紀開始被廣泛應用于工業和醫學，我國于上世紀七八十年代才開始大規模生產和使用三氯乙烯，三氯乙烯被大量用作麻醉劑、防腐劑、干洗劑和工業溶劑。三氯乙烯具有密度大于水、在水中溶解度低、粘度小及易揮發等特點，在地下含水層中隨地下水遷移形成羽狀污染區域，導致污染區域供水井關閉，并在羽流上方的建筑物中產生蒸汽侵入問題，同時三氯乙烯也易受重力影響進行垂向遷移，導致三氯乙烯穿透隔水底板而在更深部的含水層底部富集，因此，三氯乙烯滲漏量即使很小，也可能在地下造成大面積的污染。此外，三氯乙烯具有較大的毒性和一定的生物積累性，對人體和其他生物的健康造成威脅。三氯乙烯的意外泄漏和過去不合理的處置造成了嚴重的土壤和地下水污染，導致了世界范圍的環境問題。

目前，生物修復對策和物理化學方法已被廣泛應用于修復被三氯乙烯污染的土壤或地下水中，其中物理化學方法因其去除效率高、速率快等特點被大量研究，如吸附法、催化法、高級還原法和高級氧化去除法等。然而，三氯乙烯在水中被含水介質吸附時易受到水分子的競爭而處于劣勢，且吸附量隨著pH值和三氯乙烯初始濃度的增加而降低。此外，高級氧化還原法工藝復雜，經濟耗費高，三氯乙烯去除率存在差異。因此，在實際應用中要綜合考慮去除效率、處理過程的簡單性、經濟可行性、環境適應性和安全性等多種因素。

近年來，納米零價鐵粒子因其比表面積大、腐蝕反應速度快、成本效益高、環境友好等優點，被廣泛用于去除地下水中的三氯乙烯。但是，納米零價鐵去除三氯乙烯的方法仍面臨許多挑戰，一般來說，納米零價鐵的單質鐵消耗量較高，與水相互作用會導致鐵表面被腐蝕形成大量腐蝕產物，從而使納米零價鐵顆粒鈍化，導致電子傳輸被抑制，進而阻礙反應的進行。同時，納米零價鐵顆粒容易團聚，因此研究者通過對納米零價鐵進行改性以提高其對三氯乙烯的去除能力，如合成雙金屬材料、材料表面涂層、合成共聚物、添加海藻酸鈣等。國內外關于硫化納米零價鐵還原降解三氯乙烯的研究主要集中在采用硫化鈉、硫代硫酸鹽和連二亞硫酸鈉對納米零價鐵進行表觀改性，少數研究采用在納米零價鐵合成過程中添加硫化物。然而，這些方法制備的硫化納米零價鐵一般僅含有硫化亞鐵和單質鐵，且對三氯乙烯的反應活性很大程度上取決于硫化納米零價鐵的硫鐵摩爾比，在不同pH環境中會有不同的三氯乙烯去除效果。目前，尚未有人選擇多硫化物對納米零價鐵進行硫化改性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硫化納米零價鐵及其制備方法的用途，本發明在制備方法中添加多硫化物獲得硫化納米零價鐵，使得硫化納米零價鐵在較寬的pH范圍內均可快速還原降解三氯乙烯，該硫化納米零價鐵具有合成便捷、適用環境范圍廣、環境友好等特點，本發明為三氯乙烯的去除提供了行之有效的方法。

為實現上述目的，所采取的技術方案：一種硫化納米零價鐵的制備方法，所述制備方法是采用多硫化物對納米零價鐵進行改性后得到所述硫化納米零價鐵。

優選地，所述制備方法包括以下步驟：

(1)分別配制含有多硫化物和硼氫化鹽的混合溶液，以及鐵鹽溶液；

(2)將步驟(1)配制的含有多硫化物和硼氫化鹽的混合溶液逐滴加入至步驟(1)配制的鐵鹽溶液中進行反應，得到含有硫化納米零價鐵的懸浮液；

(3)從步驟(2)得到的懸浮液中分離出硫化納米零價鐵，得到所述硫化納米零價鐵。