[發明專利]一種硫化改性的Ni/Fe微米雙金屬零價鐵復合材料的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202011602497.6
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN114160166A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 楊秀培;唐鳳琳;田芳明;張琳;曾杰
• 申請（專利權）人: 西華師范大學
• 主分類號: B01J27/049
• 分類號: B01J27/049;B01J37/20;C02F1/70;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 青島鼎丞智佳知識產權代理事務所(普通合伙) 37277
• 代理人: 曲志乾

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種硫化改性的Ni/Fe微米雙金屬零價鐵復合材料的制備方法及其應用。本發明將經過稀鹽酸溶液處理后的mZVI加入到含有二價鎳的水溶液中，在mZVI表面通過化學反應實現鎳?鐵表面快速的置換反應，得到負載有第二金屬Ni的雙金屬微米零價鐵復合材料；然后在醋酸?醋酸鈉緩沖液控制的環境下，加入硫化試劑，從而在Ni/Fe雙金屬微米零價鐵表面發生硫化改性，實現硫化物在Ni/Fe雙金屬微米零價鐵表面的沉積，以期達到高效快速合成硫化雙金屬微米零價鐵的目的。本發明制備硫化改性的Ni/Fe微米雙金屬零價鐵復合材料(Ni/mZVI?S)，同原狀mZVI材料相比較，能夠明顯促進mZVI去除有機污染物的效能。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種硫化改性的Ni/Fe微米雙金屬零價鐵復合材料的制備方法及其應用。

背景技術

在地下水修復技術中，零價鐵技術因自身化學性質活潑、有強還原性、電負性大等特點在實際修復工程中得以大規模使用。其中，微米零價鐵(Micro-scale zero-valentiron，下文簡稱mZVI)因其尺寸小、遷移性好、價廉、反應持久性強等特點，而成為最有前景的反應活性材料。而修復工程實施過程中表明，注入到目標含水層中零價鐵顆粒極易跟水發生反應，消耗大量的零價鐵，從而引起其表面結構、組成成分等一系列變化，從而對其降解污染物質的能力造成影響，并影響其的使用壽命。

近年來，采用一種過渡金屬Ni與零價鐵作用形成雙金屬復合材料的方法，可大大提升零價鐵對污染物的去除能力。但是，由于零價鐵雙金屬復合材料中存在的第二種金屬，會大大地增加零價鐵與目標含水層中的非目標污染物之間(H₂O、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、HPO₄^2-和HCO₃^-等)的反應，尤其是含水層中的水之間的反應，導致其電子靶向性差。為了保持mZVI對目標污染物的降解能力，延長實際工程中注入到目標含水層中的mZVI顆粒的使用壽命，因此，有必要對mZVI的反應活性進行調控，提高其對目標污染物的降解能力，抑制非目標污染物對mZVI的消耗。因此，亟待研發一種既能提高mZVI反應速率，又能提升mZVI電子靶向性的復合材料。將零價鐵與可溶性硫化鹽反應可得到硫化改性零價鐵。硫化改性零價鐵的表面存在具有疏水性的硫鐵化物，在與有機污染物反應時，會提高與有機污染物的結合能力，使電子更多地傳遞到有機污染物分子，從而提高電子利用率和電子選擇性，加速水體中的有機污染物質的去除。

發明內容

本發明專利的目的在于提供一種硫化改性的Ni/Fe微米雙金屬零價鐵復合材料的制備方法及其應用的方法，該方法能有效地提高mZVI去除地下水中阿特拉津及染料類等有機污染物的效率。

發明概述

本發明提供了一種硫化改性的Ni/Fe微米雙金屬零價鐵復合材料制備方法。本發明將經過稀鹽酸溶液處理后的mZVI加入到含有二價鎳的水溶液中，在mZVI表面通過化學反應實現鎳-鐵表面快速的置換反應，得到負載有第二金屬Ni的雙金屬微米零價鐵復合材料；然后在醋酸-醋酸鈉緩沖液控制的環境下，加入硫化試劑，從而在Ni/Fe雙金屬微米零價鐵表面發生硫化改性，實現硫化物在Ni/Fe雙金屬微米零價鐵表面的沉積，以期達到高效快速合成硫化雙金屬微米零價鐵的目的。為了驗證該復合材料對有機物的去除效果，將其投入到含有有機污染物模擬地下水環境中，在模擬的地下水環境中，考察了硫化改性的Ni/Fe微米雙金屬零價鐵復合材料對有機污染物的降解作用。

一種硫化改性的Ni/Fe微米雙金屬零價鐵復合材料，按以下方法制備：

(A)反應器中加入未經處理的mZVI粉末，再加入HCl溶液，混勻靜止，實現鹽酸溶液對mZVI進行酸洗。酸洗結束后，用含氧量小于0.5g/mL的高純水洗滌mZVI，得到經鹽酸酸洗后的mZVI。