[发明专利]一种嵌段共聚物包埋的纳米零价铁材料、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种嵌段共聚物包埋的纳米零价铁材料、其制备方法及应用。该制备方法包括：将两亲性嵌段共聚物和纳米零价铁溶于有机溶剂中，加水搅拌后减压蒸馏；接着加入改性壳聚糖溶液在氮气氛围下搅拌反应；最后加入交联剂在氮气氛围下搅拌反应，即得。与现有技术相比，本发明通过嵌段共聚物，根据疏水作用自组装包埋纳米零价铁，制备得到两亲性嵌段共聚物包埋的纳米零价铁材料，以提高包埋后的纳米零价铁材料在地下水中的稳定性与分散性，最终实现对CAHs的高效吸附降解。

技术领域

本发明涉及一种嵌段共聚物包埋的纳米零价铁材料、制备方法及其应用。

背景技术

CAHs为挥发性有机物(VOCs)，大部分CAHs密度比水大，溶解度较低， 脂溶性很强。大多数CAHs具有急性或慢性毒性，长期接触会导致肝脏、肾脏 及心脏畸形，致癌，广泛应用于化工、皮革和干洗行业。

零价铁还原技术在近年来已成为土壤和地下水氯代脂肪烃污染去除的重要 技术。本课题组针对场地地下水中CAHs的污染羽分布、迁移转化规律、自然 衰减规律和修复材料进行相关研究，并已发表数篇高水平论文。但是在实际运 用修复材料去除地下水氯代脂肪烃过程中，遇到一些难以克服的问题，例如零 价铁及其碳基复合材料在地下水中反应过快，未与目标CAHs接触，就已经与 地下水中其他物质反应。

气凝胶，作为一种纳米多孔材料，具有纳米颗粒构成的连续三维纳米多孔 网络结构，具有低密度、高孔隙率、高比表面积、大孔体积等特性。独特的结 构特性使气凝胶在吸附分离、水处理等方面具有良好的性能，在环保领域具有 广泛的应用前景。

嵌段共聚物(block copolymer)，凝胶材料中的一种，是将两种或两种以上 性质不同的聚合物链段连在一起制备而成的一种高分子聚合物。具有特定结构 的嵌段聚合物的性质与简单线形聚合物、许多无规共聚物、均聚物的混合物不 同，可作为界面改性剂应用等。近年来，利用嵌段共聚物与无机纳米粒子自组 装形成有机/无机复合功能性材料在诸多领域广泛应用。例如药物缓释、化工等 各个领域。

本发明通过嵌段共聚物，根据疏水作用自组装包埋纳米零价铁，制备得到 一种嵌段共聚物包埋的纳米零价铁材料，以提高包埋后的纳米零价铁材料在地 下水中的稳定性与分散性，最终实现对CAHs的高效吸附及降解。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是零价铁材料在修 复污染地下水中的反应过快，还未与目标CAHs接触，就已经与地下水中其他 物质反应的问题。

两亲性嵌段共聚物包埋纳米材料具有渗透性可控、水溶性以及生物相容性 良好等优点，在可控药物释放领域有良好的应用前景。但是在环境污染治理方 面的应用尚属空白。理论上，嵌段共聚物的两亲性使得复合核壳材料既能稳定 地在水中分散，又能利用疏水性特点吸附疏水性污染物质，比如氯代脂肪烃等。 利用核内的纳米材料对脂溶性污染物进行靶向去除，既能提高核内材料的抗氧 化能力，又能高效去除脂溶性污染物。

为实现上述目的，本发明提供了一种嵌段共聚物包埋的纳米零价铁材料的 制备方法：将嵌段共聚物和纳米零价铁溶于有机溶剂中，加水搅拌后减压蒸馏， 经磁铁分离后即得。

本发明还提供了一种嵌段共聚物包埋的纳米零价铁材料制备方法，包括如 下步骤：

将嵌段共聚物和纳米零价铁溶于有机溶剂中，加水搅拌后减压蒸馏；

接着加入壳聚糖在氮气氛围下搅拌反应；

最后加入交联剂在氮气氛围下搅拌反应，即得。

本发明还提供了一种嵌段共聚物包埋的纳米零价铁材料的制备方法，包括 如下步骤：

将嵌段共聚物和纳米零价铁溶于有机溶剂中，加水搅拌后减压蒸馏；

接着加入壳聚糖在25～35℃、氮气氛围下搅拌反应1～3小时；