[发明专利]一种用果皮或果籽仁绿色合成纳米零价铁悬浮液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米零价铁的制备方法，具体是一种利用废弃果皮和果籽仁中的总酚物质的还原性合成纳米零价铁的方法，属于纳米材料的制备和环境污染控制新材料技术领域。

背景技术

纳米零价铁（nZVI）比表面积大的特点，使其具有较高的表面能和表面结合能，可以提高零价铁颗粒的反应活性和处理效率，易于与其他原子相结合，因而被广泛用于环境修复中污染物的去除。

合成纳米零价铁的方法众多，有化学气相沉积法、惰性气体冷凝法、脉冲激光烧蚀法、火花放电产生法、溅射气体-聚集法、热解法、氧化物热还原法、金属络合物加氢法、铁盐水溶液还原法等。

目前，国内外关于纳米零价铁的制备方面已有较多报道。公告号为CN104226987A的中国专利申请以十二烷基硫酸钠包裹在纳米零价铁表面提高其分散性，但制备纳米零价铁的原材料是有毒的硼氢化钠。公告号为CN104815982A中国专利申请公布的以改性海泡石为负载材料制备的纳米零价铁有较高表面积和良好分散性，但依旧采用硼氢化钠作为还原剂且改性海泡石的制备工艺复杂，反应条件苛刻。从文献报道来看，现有的纳米零价铁的合成方法可以满足良好的分散性和较高的反应活性的要求，但对于纳米零价铁工业化的应用而言，这些化学物理的合成方法中，采用的还原剂、分散剂、螯合剂等大多是有毒的化学试剂，在大规模生产nZVI时，一方面会耗费大量的、较昂贵的化学试剂，同时还会污染环境，产生二次污染的问题，因此普通的合成方法尚无法满足环境友好、成本低、效益高的要求。

发明内容

本发明为了解决现有零价铁制备方法所用的原材料为有毒的化学试剂的问题，提供了一种无毒无害的，可生物降解的纳米零价铁制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种用果皮或果籽仁绿色合成纳米零价铁悬浮液的方法，包括以下步骤：

（1）将果皮或果籽仁烘干并粉碎，称取定量果皮或果籽仁粉末，加入体积浓度为60%的乙醇溶液中，所述果皮或果籽仁粉末与乙醇溶液的料液比为1：15~1：25（g/ml）；乙醇溶液在果皮或果籽仁粉末加入后通氮气；将混合溶液在水浴锅中水浴加热获得总酚提取液，水浴提取温度为70℃~90℃，水浴提取时间为0.5~1小时；用离心机对总酚提取液进行离心，取上清液并将上清液中总酚的浓度稀释至0.2mg/mL作为制备纳米零价铁的还原剂；

（2）称取定量三氯化铁溶于去离子水中，搅拌至完全溶解，制备出浓度为0.1mol/L三氯化铁溶液；向三氯化铁溶液中通氮气；

（3）将步骤（1）获得的浓度为0.2mg/mL的还原剂以0.2ml/s的速度逐滴滴加到步骤（2）所述的三氯化铁溶液中，反应得到纳米零价铁的悬浮液；所述还原剂与三氯化铁溶液的体积比为5:1，反应过程中始终向混合液中通氮气。

将1mL本发明所述方法制备的纳米零价铁悬浮液，加入到含有50mL浓度为20mg/L的Cr（Ⅵ）溶液的锥形瓶中，在25℃，转速为100r/min的条件下恒温振荡70分钟，对Cr（Ⅵ）去除率进行检测。

本发明制备的零价铁悬浮液用于去除水体中的六价铬，对20mg/L的六价铬的去除率为93%~98%，去除速率快，去除率高，对受污染水体无二次污染，在六价铬污染水体修复中有较好的应用前景。

植物多酚又称植物丹宁，分为水解单宁（酸酯类多酚）和缩合单宁（黄烷醇类多酚或原花色素）。水解单宁和缩合单宁的化学结构富含多个邻位酚羟基，邻位酚羟基对活性氧等自由基具有很强的捕捉能力，使多酚具有较强的抗氧化能力。本发明利用多酚的抗氧化能力还原铁离子生成纳米零价铁，粒径小，无毒，生物降解性好，不会给环境带来二次污染，具有良好的应用价值。

附图说明

图1为实施例1所制备的纳米零价铁悬浮液的粒径分布图。

图2为实施例2所制备的纳米零价铁悬浮液的粒径分布图。

图3为实施例3所制备的纳米零价铁悬浮液的粒径分布图。

图4为不同果皮提取物在相同总酚含量（0.2mg/mL）条件下合成纳米零价铁悬浮液对六价铬的去除情况。图中曲线1是葡萄籽总酚合成nZVI，曲线2是芒果皮总酚合成nZVI，曲线3是石榴皮总酚合成nZVI。

图5为不同果皮提取物在相同总酚含量（0.2mg/mL）条件下合成纳米零价铁悬浮液对六价铬的去除率。图中曲线1是葡萄籽总酚合成nZVI，曲线2是芒果皮总酚合成nZVI，曲线3是石榴皮总酚合成nZVI。

具体实施方式