[發(fā)明專利]一種改性凹凸棒石負(fù)載硫化納米零價(jià)鐵重金屬吸附劑的制備方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用

有效

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• 申請(qǐng)日: 2021-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN113457617B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴亮;宋小三;張洪偉;趙偉繁;韓濤;蒙凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/12
• 分類號(hào): B01J20/12;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 許佳

本發(fā)明涉及重金屬吸附劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性凹凸棒石負(fù)載硫化納米零價(jià)鐵重金屬吸附劑的制備方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用。制備方法包括：凹凸棒石經(jīng)酸處理得到改性凹凸棒石；無氧氛圍下，將亞鐵鹽和改性凹凸棒石進(jìn)行混合后加溶劑混勻得混合溶液；無氧氛圍下，攪拌條件下，向混合溶液中滴加還原劑溶液進(jìn)行反應(yīng)后離心、清洗、干燥得改性凹凸棒石負(fù)載硫化納米零價(jià)鐵重金屬吸附劑；所述還原劑溶液中還溶解有硫化鈉。本發(fā)明通過將ATP進(jìn)行改性，然后將硫化改性的nZVI負(fù)載于ATP上，制備的改性凹凸棒石負(fù)載硫化納米零價(jià)鐵重金屬吸附劑將大幅提升其對(duì)重金屬的吸附能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及重金屬吸附劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性凹凸棒石負(fù)載硫化納米零價(jià)鐵重金屬吸附劑的制備方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)生產(chǎn)的急劇增加，大量的重金屬元素通過電鍍、采礦、冶金、制革等工業(yè)方式進(jìn)入水體中，造成其含量超標(biāo)，嚴(yán)重污染了水資源。此外，農(nóng)藥化肥的使用、生活垃圾處理以及車輛交通等人類活動(dòng)也在直接或間接地增加水體中的重金屬含量。當(dāng)下水資源面臨的形勢越來越嚴(yán)峻，不僅表現(xiàn)為水源短缺，還表現(xiàn)為水的污染惡化。如何解決水資源短缺，合理處理水資源污染問題，已成為當(dāng)今世界面臨的重要課題。面對(duì)日益嚴(yán)格的重金屬排污法規(guī)，如何高效合理地解決水體重金屬的污染問題是科研學(xué)者的關(guān)注重點(diǎn)。

凹凸棒(ATP)具有特定的晶體結(jié)構(gòu)和特殊的表面電荷分布特征，有較強(qiáng)的吸附性和離子交換性能，而且成本低，無毒，適用范圍廣，在治理水體重金屬污染方面有廣闊的應(yīng)用前景。甘肅地區(qū)ATP礦產(chǎn)資源豐富，儲(chǔ)量世界第一，但是原礦中凹凸棒含量只有20％～30％，品位低、雜質(zhì)多，孔道結(jié)構(gòu)被碳酸鹽類膠結(jié)物阻礙，表面粗糙，比表面積減小，嚴(yán)重減弱其物化特性，吸附效率不理想，無法滿足作為吸附劑的各種應(yīng)用要求，導(dǎo)致其尚未被大規(guī)模開發(fā)利用。

納米零價(jià)鐵(nano Zero Valent Iron,簡稱nZVI)成為治理水體重金屬污染的優(yōu)選的功能材料。nZVI是指粒徑在1～100nm范圍內(nèi)的零價(jià)鐵(Fe⁰)顆粒。由于粒徑較小，可產(chǎn)生獨(dú)特的表面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)，使其具有較好的吸附性；而Fe⁰本身具有還原性，而且納米材料具有表面效應(yīng)，使nZVI具有更強(qiáng)的還原性。故而被用于從水中去除各種污染物，如重金屬、有機(jī)化合物、氯代有機(jī)物和放射性物質(zhì)等，在廢水處理領(lǐng)域頗有應(yīng)用潛力。鐵是自然界常見的金屬元素，資源豐富、成本低、無毒無害、二次污染少。而nZVI顆粒雖有較強(qiáng)的反應(yīng)活性和較大的比表面積，但是因?yàn)樽陨泶嬖谝讏F(tuán)聚、易氧化和電子選擇性差等不足導(dǎo)致其性能降低，限制了nZVI的推廣應(yīng)用。為了提高廢水處理過程中nZVI粒子的反應(yīng)性，可以在這些粒子中加入額外的金屬催化劑，如銅、鉑、鈀和鎳等。這些雙金屬顆粒可以通過提供氫催化劑或活性電子給體來提高去除率。與nZVI相比，這些雙金屬還具有反應(yīng)動(dòng)力學(xué)更快、腐蝕產(chǎn)物沉積更慢等優(yōu)點(diǎn)。近年來，對(duì)nZVI進(jìn)行硫化劑的引入興起了一段新的改性革命，通過提高nZVI的電子選擇性來對(duì)其改性。S-nZVI的外殼是鐵氧化物和FeS的組合，不僅能提高nZVI的反應(yīng)活性和分散性，而且還可提高對(duì)目標(biāo)污染物的電子選擇性。主要?dú)w因于(1)硫化劑改性的nZVI表面生成的FeS薄膜具有良好的導(dǎo)電性，可以加速電子從Fe⁰核心向材料表面的釋放，提高材料的電負(fù)性，更有利于吸附污染物；(2)FeS具有疏水性，反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的電子更傾向于向污染物傳遞，在一定程度上減少了nZVI的析氫速率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種改性凹凸棒石負(fù)載硫化納米零價(jià)鐵重金屬吸附劑的制備方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一，一種改性凹凸棒石負(fù)載硫化納米零價(jià)鐵重金屬吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)凹凸棒石經(jīng)酸處理得到改性凹凸棒石；

(2)無氧氛圍下，將亞鐵鹽和改性凹凸棒石進(jìn)行混合后加乙醇混勻得混合溶液；

(3)無氧氛圍下，攪拌條件下，向混合溶液中滴加還原劑溶液進(jìn)行反應(yīng)后離心、清洗、干燥得改性凹凸棒石負(fù)載硫化納米零價(jià)鐵重金屬吸附劑；