[发明专利]用于去除工业废水中重金属离子的蒙脱土负载的纳米零价铁镍双金属复合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于去除工业废水中重金属离子的蒙脱土负载的纳米零价镍和纳米零价铁双金属复合物及其制备方法，该复合物由蒙脱土、纳米零价镍和纳米零价铁三种材料复合而成；利用硼氢化液相还原法制备纳米零价铁复合物；金属镍作为壳层结构分布于纳米铁颗粒的表面，双金属颗粒均匀地分散在蒙脱土片层上。本方法制备的复合物能够利用蒙脱土的片层状结构提高纳米零价铁的稳定性与分散性，利用金属镍的催化性质提高纳米零价铁的反应活性。该复合物制备方法成本较低，流程简单，复合物的稳定性和反应活性高，可以快速高效地处理来源和组成不同的含重金属离子的高盐工业废水，提高了纳米零价铁的应用潜能，在工业废水处理领域具备广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于金属纳米颗粒和水污染控制技术领域，特别涉及一种用于去除工业废水中重金属离子的蒙脱土负载的纳米零价镍和纳米零价铁双金属复合物及其制备方法。

背景技术

铬广泛应用于皮革、染料、电镀等化学工业过程，而这些化工过程会产生大批量的工业废水，包括铬在内的水资源重金属污染问题得到了人们的关注，因为重金属不仅不能被微生物降解，还可能在其作用之下转化成毒性更大的金属有机物，由于生物链的逐级放大作用，它还会在高级生物的体内富集。铬在环境中主要以六价与三价的形式存在，六价铬在水溶液中溶解性与迁移性非常大，对生物系统来说毒性高且致癌，因而工业废水中的铬污染问题应受到更高的重视。

随着纳米技术的发展，纳米零价铁以其高反应活性，吸附性和流动性好及价格低廉等特性，在废水污染物处理中有很好的应用前景。然而它在实际应用中有一定局限性，原因有：粒径小，表面能大，且具有磁性，因而极易团聚；在空气中或水体里易被氧化形成表面氧化层，使其反应活性降低；尺寸微小导致分离困难。这些缺陷使得纳米零价铁处理污染物的研究还仅限于实验室或小规模应用。因而亟待更进一步的研究，对纳米零价铁材料进行修饰，以便实现其大规模的应用和推广，进一步提高其应用潜能。

在纳米零价铁的各项修饰方法中，有两类简单高效的技术，其一是把纳米零价铁负载于固定的载体上，例如氧化硅、氧化铝、活性炭、沸石和粘土等，固体负载的方式能降低纳米颗粒的团聚倾向，减少了铁的流失而更方便回收使用；其二是通过加入其他金属制成双金属颗粒的方式对纳米零价铁进行金属修饰，通过控制修饰金属的含量等参数来调控去除污染物的反应速率，例如制备铁镍双金属、铁钯双金属、铁银双金属，后两者材料的掺杂金属相对昂贵。目前，联用多种方式对纳米零价铁进行修饰改性的研究报道较少，因此，本发明提出一种流程简单、条件温和、产率高且成本低的蒙脱土负载的纳米零价镍和纳米零价铁双金属颗粒的制备方法，本方法制备的复合物能够利用蒙脱土的片层状结构提高纳米零价铁的稳定性与分散性，利用金属镍的催化性质提高纳米零价铁的反应活性，并提出将制备的复合物产品应用于铬污染工业废水的处理过程。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是克服纳米零价铁在应用中所受到的限制，提出一种纳米零价铁复合物及其制备方法，并将其用于处理重金属离子污染的工业废水，该复合物制备技术的成本较低，流程较简单；复合物的稳定性，分散性和反应活性相对于纳米零价铁来说得到明显提高。该方法得到的纳米零价铁复合物材料可以快速高效地去除工业废水中来源和组成不同的重金属离子，在实际工业废水的处理应用中具备广阔的前景。

本发明的技术方案如下：

用于去除工业废水中重金属离子的蒙脱土负载的纳米零价铁镍双金属复合物；其复合物的组成是蒙脱土，纳米零价镍和纳米零价铁，其质量分数比范围是(0.4-0.5)：(0.1-0.14)：1，复合物的结构是纳米零价镍和纳米零价铁双金属颗粒分散在蒙脱土片层上。

本发明的用于去除工业废水中重金属离子的蒙脱土负载的纳米零价铁镍双金属复合物制备方法；其步骤如下：

(1)将蒙脱土、铁盐和镍盐混合于乙醇与水的混合溶剂中，联用超声和搅拌实现原料均匀混合分散；

(2)连续通入惰性气体的条件下滴加硼氢化钠水溶液；