[發(fā)明專利]一種鎳-硫復(fù)合微米零價(jià)鐵材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011598858.4
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN114162952B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐鳳琳;田芳明;楊秀培;張琳;羅珍
• 申請（專利權(quán)）人: 西華師范大學(xué)
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70;C02F101/30;C02F103/06
• 代理公司: 青島鼎丞智佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37277
• 代理人: 曲志乾

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及地下水原位修復(fù)的技術(shù)中一種鎳?硫復(fù)合微米零價(jià)鐵去除阿特拉津的修復(fù)藥劑及其制備方法。本發(fā)明將經(jīng)過稀鹽酸溶液處理后的mZVI加入到同時含有二價(jià)鎳和硫化試劑的水溶液中，在mZVI顆粒表面發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)，使得硫化物在mZVI表面發(fā)生沉積和鎳鐵在mZVI顆粒的表面快速的置換反應(yīng)，以期達(dá)到“一步法”同時快速合成負(fù)載有第二金屬鎳和硫化改性硫化微米零價(jià)鐵材料的目的。“一步法”合成鎳?硫復(fù)合微米零價(jià)鐵材料既能提高ATZ較高的反應(yīng)活性，又提升微米零價(jià)鐵的電子選擇性和有效利用率，具有較高的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及地下水原位修復(fù)的技術(shù)中一種鎳-硫復(fù)合微米零價(jià)鐵去除阿特拉津的修復(fù)藥劑及其制備方法。

背景技術(shù)

阿特拉津(ATZ)，又名莠去津，因其具有良好的除草性能，已發(fā)展成世界產(chǎn)量最大，應(yīng)用范圍較廣的除草劑。ATZ經(jīng)噴酒后，大部分直接進(jìn)入土壤，通過淋溶作用而進(jìn)入深層土壤或地下水中。此外，ATZ作為一種為內(nèi)分泌干擾物，長期暴露會對動物的生殖和人體健康產(chǎn)生不良等影響。同時，ATZ還具有持久性、富集性和生物毒性等特點(diǎn)。ATZ分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在中性、弱酸和弱堿介質(zhì)中均可穩(wěn)定存在，且ATZ在施用進(jìn)入環(huán)境后，不易降解，殘留期較長，還具有較高的滲透性，可通過穿過土壤，遷移到地下水環(huán)境，從而污染土壤、地表水和地下水。一旦ATZ進(jìn)入地下水環(huán)境，便會形成一個持久性的污染源。因此，ATZ的廣泛施用將對環(huán)境中的土壤和水體造成嚴(yán)重污染。此外，由于ATZ作為一種內(nèi)分泌干擾物，長期暴露會對動物的生殖和人體健康產(chǎn)生不良等影響。同時，ATZ還具有致癌、致畸、致突變的“三致”特性，并有生物富集效應(yīng)，即會通過食物鏈或食物網(wǎng)的各營養(yǎng)級富集，以致危害人類健康。由于ATZ的大量的生產(chǎn)和廣泛的應(yīng)用，使得ATZ及其降解產(chǎn)物在地下水、河流和湖泊中被頻繁檢出，這表明ATZ的污染已成為全球性的生態(tài)問題。控制和去除地下水中ATZ污染已成為相關(guān)領(lǐng)域關(guān)注和研究熱點(diǎn)問題之一。因此，研發(fā)針對去除地下水環(huán)境中的ATZ的修復(fù)藥劑具有重要的環(huán)境意義。

微米零價(jià)鐵(micro-scale zero-valent iron，下文簡稱mZVI)因其反應(yīng)活性高和還原性強(qiáng)在地下水修復(fù)中被廣泛采用。由mZVI構(gòu)建的地下水原位反應(yīng)帶是一項(xiàng)極具應(yīng)用前景的修復(fù)技術(shù)。而在實(shí)際工程應(yīng)用中，mZVI技術(shù)對目標(biāo)污染物的修復(fù)效能和現(xiàn)場修復(fù)時間均取決于在污染物降解過程中，mZVI表面作為電子供體連續(xù)提供電子的能力。另一方面，雖然mZVI具有較高的反應(yīng)活性，但其在降解目標(biāo)污染物的同時，也跟地下水中存在著大量的非目標(biāo)污染物反應(yīng)，例如：H₂O、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、HPO₄^2-和HCO₃^-等，導(dǎo)致其電子靶向性差。因此，在地下水原位修復(fù)的實(shí)際工程中，亟需開發(fā)一種通過提高mZVI對目標(biāo)污染物的電子靶向傳遞能力，達(dá)到最終提升mZVI顆粒對去除目標(biāo)污染物的靶向去除能力的修復(fù)藥劑。

近年來，為了提高mZVI的反應(yīng)活性和增強(qiáng)電子的靶向性，對mZVI進(jìn)行表面改性成為了該技術(shù)改進(jìn)的熱點(diǎn)。研究表明，通過硫化試劑與mZVI進(jìn)行反應(yīng)，在mZVI顆粒表面形成的硫化層，具有疏松的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和疏水性的特性，可通過抑制mZVI與水的競爭反應(yīng)，從而使得零價(jià)鐵產(chǎn)生的電子更多地流向目標(biāo)污染物，達(dá)到調(diào)控零價(jià)鐵表面成分的目的。因此，在工程實(shí)際應(yīng)用中可大大地節(jié)約投加的零價(jià)鐵修復(fù)藥劑的成本。此外，研究表明，在零價(jià)鐵上負(fù)載第二金屬，通過形成微電流效應(yīng)或催化效應(yīng)亦可有效地增強(qiáng)零價(jià)鐵的反應(yīng)活性。據(jù)此推論，將微米零價(jià)鐵的硫化改性技術(shù)與負(fù)載第二金屬相采用同步相結(jié)合的改性方式，不僅能顯著地提高硫化微米零價(jià)鐵的反應(yīng)活性，還能極大地提高對目標(biāo)污染物的選擇性。

發(fā)明內(nèi)容：