[发明专利]一种纳米Fe3

说明书

本发明涉及一种纳米Fe₃O₄修饰硅藻土的复合材料其制备方法为：1)将硅藻土溶于氨水，通过搅拌使氨水充分浸渍硅藻土，形成硅藻土悬液；2)在所述硅藻土悬液中添加十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀；3)将草酸亚铁预溶于去离子水，形成悬浊液，将所述悬浊液缓慢滴加到搅拌均匀后的硅藻土悬液中，并再次搅拌均匀，得混合液；4)对所述混合液在60～100℃的条件下陈化处理3～9h，冷却后采用乙二醇与聚乙二醇组成的钝化液进行洗涤、过滤，低温烘干，得到纳米Fe₃O₄修饰硅藻土的复合材料。本发明所制备的材料比表面积大，对六价铬的吸附容大，还原效率高，制备方法简单，易于工业化制备和大范围推广。

技术领域

本发明涉及本发明属于重金属离子污水处理用吸附净化及价态转化材料制备技术领域，具体涉及一种硅藻土沉积纳米结构亚铁氧化物的复合材料，可高效吸附还原六价铬离子。

背景技术

治理重金属离子污染一直受到社会的高度关注，相关的新材料、新技术成为研究热点。铬是被国家列入强制治理的重金属离子，在水体中常以酸根阴离子(CrO₄^2-、Cr₂O₇^2-)形式存在。在水体中安全阈值极低(0.01ppm)，含Cr重金属污水的危害大、达标治理困难。吸附法简便、实用、便于规模化应用，是处理含Cr废水最为有效的方法。但吸附法在应用中常受限于吸附剂的吸附效能，实际工程应用受限于材料的性价比。因此开发高效、低成本的吸附剂制备成为吸附法处理含Cr重金属离子的技术关键。

含Cr重金属离子废水治理面临的另一个难题是毒性迁移，即其毒性可随水体、土壤在动植物的生物链进行迁移转化。因此吸附剂吸附Cr重金属离子之后的后继处理也是工业应用中需要迫切解决的问题。如何实现Cr的毒性(水体中或吸附固体产物)降解尤为重要。研究表明，Cr重金属离子毒性与价态有关，如：六价Cr极易被胃肠道吸收、而三价Cr难以被吸收(吸收率为0.1～0.2％)，三价Cr毒性远低于六价Cr。因此，在含Cr污水的吸附治理过程中，同步地将六价Cr还原成三价Cr，就可实现吸附、毒性降解一体化。就化学反应理论而言，凡是可变价态的过渡金属元素均具有氧化还原特性，而 Fe单质及二价Fe是被公认的六价Cr最廉价有效的还原剂，迄今为止，国内外相关研究工作开展较少。

采用具有特定吸附功能的非金属矿物制备重金属离子吸附材料，是解决现有重金属离子吸附剂成本过高、无法规模化应用的最有效途径。硅藻土是具有天然有序微孔结构的非金属矿物材料，小孔孔径为20～50nm、大孔孔径为100～300nm，其孔径分布合理、孔道结构有序，具有制备重金属离子优异吸附剂的特征。主要化学成份为非晶态SiO₂，由硅氧四面体相互桥连而成网状结构，由于硅原子数目的不确定性，导致网络中存在配位缺陷和氧桥缺陷等。因此在其表面存在大量Si-O-悬空键，容易结合H而形成Si－OH，即表面硅羟基。表面硅羟基在水中易解离成Si－O-和H⁺，使得硅藻土表面呈现负电性。因此，硅藻土吸附重金属阳离子具有天然的结构优势。

纳米结构材料是表面活性官能团最为丰富的材料，可显著提高材料的比表面积、吸附效能以及氧化/还原化学反应活性。已有的研究表明，纳米花状或球状结构氧化铁或羟基氧化铁，纳米线状或花状结构氧化锰、纳米片状或花状结构氧化铝等，对Pb、Zn、Cr、As 等重金属离子均具有良好的吸附性能。但纯粹的金属氧化物纳米结构材料吸附剂存在颗粒团聚严重(影响吸附效能)和吸附剂难于后续处理(固液分离困难)，且易以造成流失(浪费)和二次污染等问题。如何将高活性的纳米结构材料与天然多孔的硅藻土矿物材料有机结合，使其兼具纳米尺度的金属氧化物与微米尺度的多孔基体的优点；在保持客体Fe金属本征还原化学性能同时，赋予硅藻土矿物材料高比表面积、高密度不饱和悬键、多类别表面功能基团。是在实际污水处理过程中推广运用纳米材料和硅藻土矿物吸附剂的关键所在。

发明内容