[發(fā)明專利]一種滴定法合成焦性沒食子酸改性納米零價(jià)鐵有效去除六價(jià)鉻的方法

在審

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• 申請日: 2022-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN115304149A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張英;厚敏慧;焦鑫;周明華;焦永利
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/70
• 分類號(hào): C02F1/70;C02F1/28;C02F101/22
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗

本發(fā)明涉及一種滴定法合成焦性沒食子酸改性納米零價(jià)鐵有效去除六價(jià)鉻的方法，通過滴定法合成焦性沒食子酸?納米零價(jià)鐵絡(luò)合物，在厭氧的條件下，利用靜電吸附作用將六價(jià)鉻離子吸附到納米零價(jià)鐵的表面。隨后，含有焦性沒食子酸改性的納米零價(jià)鐵與吸附的六價(jià)鉻反應(yīng)生成二價(jià)鐵和氫氧化鉻。六價(jià)鉻在納米零價(jià)鐵的表面也能被二價(jià)鐵還原生成三價(jià)鐵和氫氧化鉻。焦性沒食子酸含有兩個(gè)相鄰的酚羥基包覆在納米零價(jià)鐵的表面，影響了二價(jià)鐵離子的生成，但是增強(qiáng)了六價(jià)鉻離子在材料表面的吸附能力。吸附在納米零價(jià)鐵表面的焦性沒食子酸可以將三價(jià)鐵離子還原成二價(jià)鐵離子，繼續(xù)參與六價(jià)鉻離子的還原。本方法操作性強(qiáng)，反應(yīng)時(shí)間較短，材料具有高效性，高穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境工程領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種滴定法合成焦性沒食子酸改性納米零價(jià)鐵有效去除六價(jià)鉻的方法。

背景技術(shù)

鉻是自然界中常見的有毒金屬，主要以六價(jià)鉻和三價(jià)鉻兩種穩(wěn)定的氧化態(tài)存在。六價(jià)鉻是一種劇毒的致突變致癌物，具有很強(qiáng)的氧化性。其毒性是三價(jià)鉻的一百倍以上。另外六價(jià)鉻正在成為人類健康的巨大威脅。將六價(jià)鉻吸附和原位還原為三價(jià)鐵被認(rèn)為是緩解六價(jià)鉻污染最合適的方法。

納米零價(jià)鐵還原性強(qiáng)，比表面積大，是目前環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域比較活躍的一個(gè)方向。納米零價(jià)鐵在去除地下水中的六價(jià)鉻也取得了比較好的效果。但是由于納米零價(jià)鐵的強(qiáng)還原性，很容易發(fā)生氧化反應(yīng)，在納米零價(jià)鐵表面形成鈍化的氧化物沉積層，影響材料的遷移和利用。此外，由于納米零價(jià)鐵顆粒之間的范德華力、磁偶極相互作用和電偶極相互作用，納米零價(jià)鐵容易團(tuán)聚，甚至形成鏈狀結(jié)構(gòu)，這影響了材料在水溶液中的遷移和利用。此外，在去除六價(jià)鉻的過程中，三價(jià)鉻或三價(jià)鉻/三價(jià)鐵氫氧化物在納米零價(jià)鐵表面的吸附也對(duì)納米零價(jià)鐵的反應(yīng)活性產(chǎn)生負(fù)面影響。近些年來，一些螯合劑被用來合成改性納米零價(jià)鐵，防止其團(tuán)聚，阻礙納米零價(jià)鐵表面形成鈍化的氧化物沉積層，提高材料的利用率。

目前，有研究提出了幾種方法來修飾納米零價(jià)鐵以提高其穩(wěn)定性和修復(fù)能力，例如加載多孔材料、引入雙金屬系統(tǒng)并用不同材料覆蓋納米零價(jià)鐵。近年來，可以與鐵形成絡(luò)合物的絡(luò)合劑已經(jīng)被用來修飾納米零價(jià)鐵。在由硼氫化鈉合成納米零價(jià)鐵的過程中加入二乙胺(EDA)會(huì)產(chǎn)生EDA-nZVI，它具有較高的電子轉(zhuǎn)移速率和甲砜霉素的還原速率。在納米零價(jià)鐵的合成中，一些植物中的多酚類化合物被用來當(dāng)做還原劑，用來取代硼氫化鈉。用石榴皮為原料合成納米零價(jià)鐵對(duì)降解六價(jià)鉻也是有效的，兩天內(nèi)最多可去除96％。綠茶提取物也被用來合成納米零價(jià)鐵，用于六價(jià)鉻的還原。上述研究利用植物提取物中多酚的還原能力直接合成納米零價(jià)鐵或去除污染物。在使用硼氫化鈉合成納米零價(jià)鐵的過程中添加多酚的情況從未見過報(bào)道，多酚的結(jié)構(gòu)對(duì)納米零價(jià)鐵的還原性能的影響尚不清楚。

焦性沒食子酸改性納米零價(jià)鐵可以防止其團(tuán)聚，提高遷移率，阻礙材料表面形成鈍化的氧化鐵沉積層，提升了材料的穩(wěn)定性和對(duì)重金屬的還原能力，為合成高活性去除六價(jià)鉻的納米零價(jià)鐵提供了一種新的策略。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在克服納米零價(jià)鐵對(duì)污染物降解效率低，容易發(fā)生團(tuán)簇，易在表面形成鈍化的氧化鐵沉積層。通過含鄰位酚羥基的焦性沒食子酸修飾改性，提升其對(duì)六價(jià)鉻的降解效率，研發(fā)一種滴定法合成焦性沒食子酸改性納米零價(jià)鐵有效去除六價(jià)鉻的方法。

本發(fā)明的目的通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：

一種滴定法合成焦性沒食子酸改性納米零價(jià)鐵有效去除六價(jià)鉻的方法，包括以下步驟：

合成焦性沒食子酸修飾的納米零價(jià)鐵：先向含有去離子水的密閉容器中通入惰性氣體去除去離子水中溶解氧；然后加入焦性沒食子酸溶解；再加入六水合三氯化鐵，使焦性沒食子酸和六水合三氯化鐵混合；在惰性氣體的保護(hù)下，加入去離子水溶解的硼氫化鈉溶液進(jìn)行反應(yīng)，將六水合三氯化鐵還原為零價(jià)鐵,合成焦性沒食子酸改性納米零價(jià)鐵；制備好的納米零價(jià)鐵使用磁選法分離出來，用去離子水和無水乙醇洗滌干凈；