本发明专利技术公开了一种分散剂改性纳米零价铁的制备方法，通过阻聚剂对羟基苯甲醚(MEHQ)或聚电解质聚乙烯亚胺(PEI)作分散剂对纳米零价铁进行修饰，通过空间位阻作用和静电位阻效应，减少纳米零价铁的团聚现象，在纳米零价铁的制备过程中对其表面进行改性，减少纳米零价铁的团聚，增加其分散性，制得分散度更高的纳米零价铁；通过本发明专利技术方法所制备的纳米零价铁颗粒具有良好的分散稳定性、抗氧化性，且具有较高的还原性；纳米零价铁颗粒合成过程中无需氮气或其它惰性气体保护；本发明专利技术成本低、易于操作，并且环保。能够有效的降解水中的氯代有机物、重金属、抗生素、染料等，具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用两种新型分散剂对纳米零价铁进行改性，以达到提高纳米零价铁颗粒在液相中的分散度、提高其抗氧化性和反应活性的目的，并将其应用到对含重金属、染料、抗生素、氯代有机物等污染物废水的处理中。
技术介绍
20世纪80年代末，纳米零价铁技术开始在环境科学与工程领域受到普遍关注，进一步给环境污染现象的微观过程与机理研究提供了新思路;纳米零价铁因其强还原性和迀移性成为环境污染治理的研究热点，广泛应用到污染土壤和地下水的治理当中。纳米零价铁技术的突出优点体现在:治理过程简单、经济且不会对环境造成二次污染。但是该技术的实际工程化应用受到一些技术壁皇的阻碍，由于纳米零价铁的强还原性，在接触氧的过程中容易氧化、团聚，导致纳米零价铁的还原性、反应活性降低。相关领域研究人员尝试了各种方法对纳米零价铁进行处理，具体包括:(1)物理方法(如超声、微波等)；(2)分散剂改性(如表面活性剂、聚电解质或聚合物等包覆)；(3)负载固定(如活性炭、蒙脱石、树脂和膜材料等负载)。目前国内外采用传统技术制备纳米零价铁颗粒时，为防止制备及贮存过程中铁颗粒的氧化失活，必须在通氮气或其它惰性气体保护条件下完成，因而使得颗粒合成过程成本提高，操作复杂，且不利于零价铁技术的大规模推广应用。一系列研究表明，分散剂改性纳米零价铁具有很好的可行性，能有效地减少纳米零价铁的团聚和氧化。公开号CN104226987A公开了用表面活性剂十二烷基硫酸钠改性纳米零价铁从而提高纳米零价铁的稳定性和分散性。Zhou等通过聚电解质羧甲基纤维素改性纳米零价铁降低其氧化能力(Chemosphere，2014 , 104: 155-161) Jang等用聚合物聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)改性纳米零价铁以提高其反应活性(Journal of the Taiwan Institute ofChemical Engineers, 2014, 45: 937—946)。本专利技术首次以阻聚剂对羟基苯甲醚(MEHQ)或聚电解质聚乙烯亚胺(PEI)为表面修饰分散剂，通过分散剂的基团接枝到纳米零价铁表面，从而通过空间位阻效应及静电位阻效应，减少纳米零价铁的团聚，通过分散剂的包覆减少纳米零价铁的氧化，提高其反应活性，且改性纳米零价铁颗粒制备过程中无需氮气或其它惰性气体保护。文献检索表明，用对羟基苯甲醚和聚乙烯亚胺改性纳米零价铁的制备尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种分散剂改性纳米零价铁的制备方法，该方法提供两种新型的改性剂修饰纳米零价铁，采用液相还原法制备纳米零价铁颗粒，在合成过程中加入新型改性剂对纳米零价铁进行修饰，通过分散剂与纳米零价铁之间的空间位阻和静电位阻抑制纳米零价铁的团聚，所合成纳米零价铁颗粒粒径更小，分散度大幅度提高，活性显著增强。本专利技术具体操作步骤如下: (I)配制浓度为lg/L-10g/L的分散剂溶液； (2)取l-20mL分散剂溶液与100mL-200mL的0.5-lmol/L的FeS04溶液混合，搅拌20-30min; (3)将100mL-200mL0.5-lmol/L的硼氢化钾(KBH4)逐滴加入到上述混合液中，边滴加边搅拌，滴定完全后搅拌5-10min使其充分反应，将反应后的溶液用装有0.22微米水系微孔滤膜的布氏漏斗进行过滤，并用去离子水冲洗2-3遍，抽干，得到稳定的纳米零价铁颗粒； (4)将上述纳米零价铁颗粒移至10mL无水乙醇中搅拌5-10min，再用砂芯过滤装置进行过滤，无水乙醇冲洗2-3遍，丙酮冲洗1-2遍，抽滤;得到的纳米零价铁颗粒放入真空干燥器中干燥5-7天后，密封保存，即得分散剂改性的纳米零价铁。本专利技术中分散剂溶液为阻聚剂对羟基苯甲醚(MEHQ)乙醇溶液或聚电解质聚乙烯亚胺(PEI)水溶液。本专利技术另一目的是提供一种分散剂改性的纳米零价铁。本专利技术目的还包括将上述分散剂改性的纳米零价铁应用在处理含重金属、氯代有机物、染料或抗生素废水中。本专利技术合成的对轻基苯甲醚或聚乙稀亚胺改性的纳米零价铁比未改性的纳米零价铁具有更高的分散度和反应活性。本专利技术的所述分散剂修饰改性方法，其作用机理在于:利用MEHQ的甲氧基(-OCH3)和羟基(-0H)的空间位阻效应及PEI聚合物长链的缠绕作用形成纳米颗粒表面的凝胶网状结构，且PEI为聚电解质，其官能团所带电荷可在纳米颗粒表面形成静电位阻，增加纳米铁在水性介质中的分散度，控制纳米零价铁颗粒的粒径、增大比表面积、增加表面活性反应位，从而提高体系反应活性及对目标污染物的去除效率。另外，聚乙烯亚胺的胺基(-NH2)对目标污染物的去除具有促进作用，因此可以提高其去除效率。本专利技术制备的改性纳米零价铁能有效地应用在重金属、染料、抗生素、氯代有机物等废水的环境修复中，利用本专利技术制得的对羟基苯甲醚改性纳米零价铁或聚乙烯亚胺改性纳米零价铁对水中各类污染物进行降解去除，结果表明:改性纳米零价铁对六价铬、橙黄I1、四环素的去除率均在90%以上;其中对羟基苯甲醚改性纳米零价铁对目标污染物的去除效率均高于聚乙烯亚胺改性纳米零价铁;说明对羟基苯甲醚改性纳米零价铁具有更高的反应活性。本专利技术的有益效果如下: 1、本专利技术合成的MEHQ或PEI改性的纳米零价铁颗粒与未改性的纳米零价铁相比，粒径更小，还原性更好； 2、本专利技术采用的MEHQ改性纳米零价铁具有较好的亲水性，在对含目标污染物废水处理过程中可以与目标污染物快速接触，通过提高传质速率，加快反应进程； 3、本专利技术采用的分散剂PEI中含有胺基(-NH2)，在对水中各种目标污染物的去除中可促进目标污染物与纳米零价铁的接触，提高传质效率，加快反应进程； 4、本专利技术使用原料价格低廉，运行成本低，纳米颗粒合成过程操作简单，具有良好应用前景； 5、本专利技术制备的MEHQ或PEI改性纳米零价铁能够高效去除氯代有机物、抗生素、染料及重金属废水中各类污染物； 6、与传统纳米零价铁制备方法相比，本专利技术制备MEHQ或PEI改性的纳米零价铁过程无需氮气或其它惰性气体保护。【附图说明】图1为本专利技术中普通纳米铁颗粒的透射电镜示意图； 图2为本专利技术中MEHQ分散改性纳米铁颗粒的透射电镜示意图； 图3为本专利技术中PEI分散改性纳米铁颗粒的透射电镜示意图； 图4为本专利技术制备的分散改性纳米铁颗粒与普通未改性纳米铁颗粒的红外光谱对比图:(a)未改性纳米零价铁，(b)MEHQ改性纳米零价铁，(c)PEI改性纳米零价铁； 图5为本专利技术制备的分散改性纳米铁颗粒与普通未改性纳米铁颗粒去除水中六价铬效果比较示意图； 图6为本专利技术制备的分散改性纳米铁颗粒与普通未改性纳米铁颗粒去除水中橙黄Π效果比较示意图； 图7为本专利技术制备的分散改性纳米铁颗粒与普通未改性纳米铁颗粒去除水中抗生素四环素效果比较示意图； 图8为本专利技术制备的分散改性纳米铁颗粒与普通未改性纳米铁颗粒去除水中六氯苯效果比较示意图。【具体实施方式】下面通过附图和实施实例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围不局限于所述内容。实施例1:改性纳米零价铁和普通未改性纳米零价铁的制备及其透射电镜表征 (1)MEHQ改性纳米铁颗粒的制备 取浓度为lg/L的MEHQ乙醇溶液1mL与10mL浓度为0.5mol/L FeS04溶液混合后，搅拌本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分散剂改性纳米零价铁的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将浓度1‑10g/L分散剂溶液1‑20mL与浓度0.5‑1mol/L FeSO4溶液100‑200mL混合并搅拌均匀；将100‑200mL 0.5‑1mol/L的硼氢化钾逐滴加入到上述混合液中，边滴加边搅拌；滴定完全后搅拌5‑10min使其充分反应，将反应后的溶液用装有0.22微米水系微孔滤膜的布氏漏斗进行过滤，并用去离子水冲洗2‑3遍，抽干，得到稳定的纳米零价铁颗粒；将上述纳米零价铁颗粒移至无水乙醇中搅拌5‑10min，过滤，并用无水乙醇冲洗2‑3遍，丙酮冲洗1‑2遍，抽滤，得到的纳米零价铁颗粒真空干燥5‑7天后，研磨后密封保存，即得分散剂改性的纳米零价铁；所述分散剂溶液为阻聚剂对羟基苯甲醚乙醇溶液或聚电解质聚乙烯亚胺水溶液。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王向宇，乐兰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53
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