[发明专利]一种纳米零价铁@分子筛复合材料及其制备方法与用途

说明书

本发明涉及一种纳米零价铁@分子筛复合材料及其制备方法与用途，包括以下步骤：配制铁盐溶液，向铁盐溶液中加分子筛，在氮气保护下机械搅拌使铁离子交换到分子筛中，得到分子筛和铁盐的混合液A；将混合液A进行固液分离，将分离后的固体与水混合得到混合反应液中，在氮气保护和机械搅拌的条件下，向混合反应液中加入还原剂溶液，继续搅拌，得到混合液B；将混合液B进行固液分离，对分离后的固体进行洗涤和干燥处理得到纳米零价铁@分子筛复合材料。根据本发明方法合成的纳米零价铁@分子筛复合材料综合了分子筛的阳离子交换性能和纳米零价铁的吸附‑还原性能，对Pb²⁺、Cu²⁺等重金属阳离子和亚砷酸根等阴离子都有较好的去除效果。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种纳米零价铁@分子筛复合材料及其制备方法与用途。

背景技术

重金属是对环境污染最严重和对人类危害最大的一类污染物。矿山开采、金属冶炼与加工、电镀、制革、农药、造纸、油漆、印染、核技术及石油化工等行业，都会产生含重金属的废水，有些重金属废水还同时含有铅、砷、锌、铜、镉、镍、汞等多种重(类)金属离子，重金属有毒性大、难被生物降解、易生物蓄积的特点，排放到环境后只能被转移、稀释、积累或改变形态，而不能被消除。目前，国内外重金属废水的处理方法主要有化学沉淀、氧化还原、吸附、离子交换、膜分离和电化学法等。

吸附法由于适应面广、操作方便而被广泛用于重金属废水的处理中，吸附技术的关键是吸附材料，近年来寻求高效、廉价的重金属吸附材料成为国内外研究开发热点之一，如：利用农业废料或工业废弃物改性制备吸附剂，利用壳聚糖等有机高分子或天然多孔矿物沸石等作吸附剂。然而，这些材料分别存在着一定的局限性，例如，以工农业废弃物改性后制备的吸附剂对重金属的去除能力较小，高分子材料壳聚糖只适用于特定条件或离子，天然多孔矿物吸附容量小。因此开发新型的具有良好的吸附效果的吸附剂对于去除重金属离子及其他污染物具有重要意义。

发明内容

本发明解决的技术问题为：提供一种纳米零价铁@分子筛复合材料及其制备方法，以分子筛为载体，让Fe²⁺或Fe³⁺与分子筛中的Na⁺进行离子交换进入到分子筛的内部孔道中，进行固液分离后，再加入还原剂，从而仅对储存于分子筛内部孔道的Fe²⁺或Fe³⁺进行还原并将还原后的纳米零价铁储存于分子筛内部孔道中。分子筛的孔道微环境不仅可以减少纳米零价铁的团聚，也较大程度上避免了其与空气接触，抑制了纳米零价铁的表面氧化。根据本发明合成的纳米零价铁@分子筛复合材料综合了分子筛的阳离子交换性能和纳米零价铁的吸附-还原性能，对Pb²⁺、Cu²⁺等重金属阳离子以及亚砷酸根、重铬酸根等阴离子都具有较好的去除效果。

本发明提供一种纳米零价铁@分子筛复合材料制备方法,包括以下步骤：

1)配制浓度为0.2～1mol/L的铁盐溶液，按铁与分子筛质量比1：(0.2～15)向所述铁盐溶液中加入分子筛，搅拌1～5h使铁离子交换到分子筛中，得到分子筛和铁盐的混合液A，所述分子筛选自NaX、NaA或NaY中的任意一种或几种。

2)将所述混合液A进行固液分离，将分离后固体与30～60mL的水混合得到混合反应液中，在氮气保护和机械搅拌的条件下，按照铁与还原剂的物质的量比1：(2～3)向所述混合反应液中加入0.4～2mol/L的还原剂溶液，继续搅拌20～40min，得到混合液B；

3)将所述混合液B进行固液分离，对分离后的固体进行洗涤和干燥处理得到纳米零价铁@分子筛复合材料。

有益效果：