[发明专利]一种合成水解炭-纳米零价铁的方法及原位修复方法

说明书

本发明涉及一种合成水解炭‑纳米零价铁的方法及原位修复方法。该方法包括以下步骤：制备绿茶提取液，制备铁盐‑水解炭溶液，将铁盐‑水解炭溶液与绿茶提取液混合，制备水解炭‑纳米零价铁，最终获得水解炭‑纳米零价铁颗粒。上述方法利用水解炭改性纳米零价铁，制备得到水解炭‑纳米零价铁颗粒。由于水解炭的结构特点和表面官能团的作用，可以提高对废水中重金属镉离子的吸附能力，并且可增加纳米零价铁的抗团聚性能。进而使得上述方法合成的水解炭‑纳米零价铁颗粒去污能力较好。

技术领域

本发明涉及无机纳米材料制备与净水环境保护技术领域，特别是涉及一种合成水解炭-纳米零价铁的方法及原位修复方法。

背景技术

镉在自然界中常以化合物状态存在，一般含量很低，正常环境状态下，不会影响人体健康。当环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒。20世纪初发现镉以来，镉的产量逐年增加，广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域，它比其它重金属更容易被农作物所吸附，相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境，造成污染，污染源主要是铅锌矿,以及有色金属冶炼、电镀和用镉化合物作原料或触媒的工厂。镉通过土壤－作物－食物的迁移方式被摄取而危害人体健康，特别是对人体肾器官和骨骼产生重大伤害，因此对重金属污染的环境进行治理刻不容缓。

基于这样的现状，怎样从环境污染中有效地去除重金属镉离子污染物，成为一个重要的课题。目前,重金属污染治理主要有以下途径：一是改变环境中重金属的形态分布，降低重金属的迁移性及生物有效性；二是利用工程或生物技术将重金属从环境中移除。具体采用的方法有氧化-还原法、离子交换法、混凝沉降法、膜分离法、生物法和吸附法。很多氧化-还原剂本身就有毒有害，并且在反应过程中会产生新的有害物质，需要和其它方法联用；离子交换法易受其它离子的干扰，并且悬浮固体或者沉淀容易堵塞离子交换孔道；混凝沉降法需要使用大量混凝剂，并且产生的固体废弃物量比较多；膜分离法运行成本较高，并且膜易受到污染；生物法适用范围比较小，应用过程中有一定的局限性。相对而言，吸附法除去重金属离子具有占地面积少，工艺简单，操作方便，处理费用低，适用范围广等优点，在实际应用中主要使用自然生物材料，自然生物材料在大自然中容易获得并在去除重金属离子的过程中不容易造成二次污染。

纳米零价铁由于粒径小、比表面积大、还原性强，成为一种新型污染控制技术。但是纳米铁颗粒极易团聚，迁移能力差，不易到达污染地区，从而降低了反应活性即去除污染物的能力。此外，纳米铁颗粒在空气中容易氧化，也为它的使用和运输带来不便。

发明内容

基于此，有必要针对传统方法合成的纳米零价铁的易团聚、稳定性能较差的问题，提供一种合成水解炭-纳米零价铁的方法。

一种合成水解炭-纳米零价铁的方法，包括以下步骤：

S100、制备绿茶提取液：将绿茶的茶叶加入脱氧去离子水中，在密封条件下水浴，水浴结束后静置，待液体温度冷却至室温后进行真空抽滤，得到绿茶提取液，备用；

S200、制备铁盐-水解炭溶液：将铁盐溶解在脱氧去离子水中，获得铁盐溶液，所述铁盐为可溶性三价铁盐或可溶性二价铁盐，将水解炭溶解在脱氧去离子水中，获得水解炭溶液，将铁盐溶液和水解炭溶液混合，得到铁盐-水解炭溶液，备用；

S300、制备水解炭-纳米零价铁：在室温条件下，氮气气氛中，将铁盐-水解炭溶液与绿茶提取液混合，对溶液搅拌后，获得水解炭-纳米零价铁悬浮液，备用；

S400、获得水解炭-纳米零价铁颗粒：将水解炭-纳米零价铁悬浮液进行离心分离，获得水解炭-纳米零价铁固体，将所述水解炭-纳米零价铁清洗后进行真空干燥，干燥后，经研磨过筛后，得到水解炭-纳米零价铁颗粒。

上述方法利用水解炭改性纳米零价铁，制备得到水解炭-纳米零价铁颗粒。由于水解炭的结构特点和表面官能团的作用，可以提高对废水中重金属镉离子的吸附能力，并且可增加纳米零价铁的抗团聚性能。进而使得上述方法合成的水解炭-纳米零价铁颗粒去污能力较好。