[发明专利]一种利用水皂角提取物绿色合成缓释纳米零价铁的方法及应用

说明书

本发明涉及一种缓释的环境修复材料，特别涉及一种利用水皂角提取物绿色合成缓释纳米零价铁的方法及应用。所述的制备方法其特征在于：1、超声波乙醇浸提法制备水皂角提取液；2、制备二价铁前驱液；3、制备缓释纳米零价铁悬浮液；4、制备缓释纳米零价铁材料。该发明制备的缓释纳米零价铁材料在高效去除水中污染物的同时，具有良好的释铁可控性，有效地解决了前期释放铁源过多而后期释放不足的问题，提高了铁的利用率。而且该材料制备过程操作简单，所用原料生态环保，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及环境修复材料，特别涉及一种利用水皂角提取物绿色合成缓释纳米零价铁的方法及应用。

背景技术

纳米零价铁由于其比表面积大、反应活性高及还原能力强等优点, 被广泛地应用于水体中重金属、无机阴离子、卤代有机物、抗生素和农药等污染物的去除。目前，纳米零价铁的合成多采用液相还原法，一般使用强还原剂（如硼氢化钠、水合肼等），这些还原剂一般对人体有害且成本高，所以寻找更为理想的还原剂，开发出一种低成本、环境友好的稳定纳米零价铁材料成为了目前迫切需要解决的问题。

水皂角是一年生豆科植物，又名山茶叶、山扁豆，含有较高的药理作用和丰富的生物活性成分，在中国多地均有分布，其植株高10~60厘米，具有多数披散分枝。水皂角提取出的多酚类物质是一种天然的抗氧化剂，具有较强的抗氧化能力，理论上可以作为还原剂用于合成纳米零价铁；提取物中的糖类、胶质等植物天然成分在制备过程中会包覆在零价铁表面，形成天然的保护层，该保护层可以防止纳米零价铁由于范德华力和磁力造成的团聚，同时可以降低纳米零价铁被钝化的速率，减缓内核铁源释放，起到缓释剂的作用，使得纳米零价铁在污染场地中进行缓慢的释放，避免前期释放铁源过多而后期释放不足的问题，提高了铁的利用率。且水皂角提取物中的植物成分作为营养物质可以被环境中的微生物降解利用，可以起到调节污染环境中营养成分比例提高土著微生物对污染物的降解，促进协同修复效率。

本发明利用水皂角提取物绿色合成缓释纳米零价铁，并应用于废水中污染物的去除，开拓了水皂角的资源化利用，降低了纳米零价铁的制备成本，提高了纳米零价铁的利用率，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明旨在提供一种利用水皂角提取物绿色合成缓释纳米零价铁的方法及应用。该制备方法简单，所利用的原材料绿色低价，所制得的纳米零价铁材料污染物去除效果好，稳定性强，具有较高的利用率和良好的缓释性。

本发明的技术方案：

一种利用水皂角提取物绿色合成缓释纳米零价铁的方法，其具体制备步骤如下：

步骤(1)超声波乙醇浸提法制备水皂角提取液：水皂角地上部分清洗晾干，加入60%乙醇溶液中，置于500W超声波清洗器中超声浸提，冷却至室温后，真空超滤得到水皂角提取液；

步骤(2)制备二价铁前驱液：将铁盐固体溶于去离子水中，制备成FeSO₄溶液；

步骤(3)制备缓释纳米零价铁悬浮液：将步骤(2)制的FeSO₄溶液加入三口烧瓶中，在搅拌过程中，逐滴滴加步骤(1)所述水皂角提取液，继续搅拌30min，得到了绿色合成的缓释纳米零价铁悬浮液；

步骤(4)制备缓释纳米零价铁材料：对步骤(3)所述绿色合成的纳米零价铁悬浮液进行离心分离，分别利用去离子水和乙醇清洗，将所得沉淀物在真空冷冻干燥箱中干燥12h，得到绿色合成缓释纳米零价铁材料。

其中，步骤(1)中按照固液比1∶10比例加入所述的水皂角，置于500W超声波清洗器中，在30~70℃下超声浸提20~60min。

步骤(2)制备铁盐溶液：将铁盐固体溶于去离子水中，制备成0.1mol/L的FeSO₄溶液。

步骤(3)中所述的FeSO₄溶液和所述的水皂角提取液的体积比为1:3。

步骤(2)和(3)全程需要在氮气环境下进行。