一种利用茶树叶合成的纳米铁在去除p,p’-DDT上的应用制造技术

本发明专利技术公开一种利用茶树叶合成的纳米铁在去除p,p’‑DDT上的应用。本发明专利技术利用位于根部附近、生长周期较长的茶叶粉末与超纯水按照1g:10～40mL比例混合，离心，过滤，得到茶树叶提取液；茶树叶提取液和0.1mol/L的FeSO4溶液以2:1的体积比混合，在25℃、250rpm条件下恒温振荡30min，得到绿色纳米铁悬浊液。本发明专利技术具有设备简单、可以在常温常压下进行、成本低、环境友好的优点，并且属于废物利用，技术条件要求低，时效高，有望进行工业化生产。所得的绿色纳米铁对p,p’‑DDT的降解效率有显著提高，在有机污染物降解领域有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及绿色纳米铁悬浮液的制备方法，特别是一种利用茶树叶合成的纳米铁在去除p,p’-DDT上的应用。
技术介绍
DDT是典型的有机氯农药，属于持久性有机污染物。我国作为农业生产大国，是世界上农药第一消费大国和第二生产大国，其中有机氯农药是我国主要的农药，其产量已超过我国农药总量的50％。1970年，滴滴涕、六六六和毒杀芬等有机氯农药使量达到19.17万吨，其值已达整体农药使用总量的80％左右。后来，随着Rachel Carson《寂静的春天》这一经典环保著作的出版，人们开始逐渐关注DDT这种高效杀虫剂的安全性。美国、加拿大和瑞典在1970年开始对DDT实施禁止生产和使用政策，之后世界各国也陆续实施。目前，DDT在我国虽然不作为农药使用，但其仍作为其他用途在市场或环境中生产使用。主要用途有：一是作为船舶防污漆使用；二是作为三氯杀螨醇的原料使用，我国市场上销售的三氯杀螨醇中含有DDTs成分占14％以上；三是作为防止疟疾的药物使用，虽然我国在2001年后已不再将其用于防治疟疾，但仍保留一定库存，当发生洪水、地震等自然灾害时仍会用其防止疟疾爆发。有研究报道，从1988年到2002年，因为使用三氯杀螨醇而流入环境中的DDTs就有8770吨左右。由于DDT难降解，而且其为高亲脂肪疏水性有机污染物，土壤介质中的农作物可以吸收与积累污染，然后通过食物链逐级传递和富集，最终对生态环境和人体健康构成严重的危害。土壤中有机氯污染的常见修复方法包括物理修复、化学修复和生物修复。常见的物理方法主要包括翻土、换土/客土、通风、焚烧、热脱附、气相抽提法和微波萃取法等手段。热脱附技术指在直接或间接加热的方式下，通常加热到150-540℃时，土壤中的污染物即可挥发出来并被回收再进行处理从而实现对污染土壤的修复，同时防止污染大气。该法具有处理周期短、
效率高、成本低、操作灵活等优点，故成为发达国家对有机污染土壤修复的重要技术之一。但该技术只适合用于挥发和半挥发污染物的处理，而且热脱附设备投资比较大。气相抽提法所需成本低，易操作，不破坏土壤结构和不引起二次污染等优点，但仅适合处理挥发性较好的、污染规模较小的污染物，而且污染物的后期去除效果不理想。污染土壤的化学修复主要分为两大类：一是在土壤中添加化学修复试剂，使其与污染物发生一定的化学反应，从而污染物被降解转化为低毒或无毒的化合物；二是在土壤中加入化学洗脱试剂，其在土壤中的溶解度和流动性将会得到提高，从而使污染物从土壤中洗脱出来达到清除污染物的效果。常见的化学修复方法包括：化学淋洗法、化学氧化修复法、光催化降解法、电化学降解法等。然而化学淋洗法通常要求修复场地附近有水源或方便引水，淋洗后所产生的洗脱液还需要进一步处理，这样无疑又增加了修复成本，并且土壤淋洗法的处理周期长，效率也比较低，对于大多数污染场地仍不太适用。光催化技术虽能彻底破环有机污染物，且不会产生二次污染，但在实际应用中运行费用高和使用时间有限，受透光性的影响，光催化反应速率较低，从而影响了其产业化。以上方法普遍存在费用高、可能造成二次污染等问题。生物处理主要是依靠自然界的植物、微生物或原生动物等使土壤中的有毒有害的污染物降解成CO2和H2O或分解成无毒、低毒产物的方法，具有安全、成本低、不会产生二次污染的特点，故又称为环境友好修复技术。但其也存在着修复周期长、后期植物的处理问题，并且因为有机氯农药对生物存在高毒性和蓄积性，制约了动物修复的可行性。零价铁还原脱氯法是一种金属还原法，有机氯化合物因其具有卤代基团而表现出高毒性和抗生物降解性能。20世纪80年代，美国科学家Sweeny首先发现了零价铁可以作为一种有效的脱卤还原剂，而零价铁具有强还原性、廉洁易得、环境友好等优越性，故该方法引起了人们广泛的关注和研究。随着化学分子科学的快速发展，纳米科学技术开始出现，纳米零价铁也随之被发现。纳米零价铁与普通零价铁相比，具有比表面积大、高还原活性等特点，可以注入多孔介质且可以在多介质中迁移。此外，纳米材料
还具有吸附、催化、吸收等新特性，因此对于有机氯污染的去除效果更好。与普通的材料比，由于纳米级的材料显著地改善了其表面积，故只需要使用少量的材料就可以达到相同的效果，原材料和能量在理论上显著地节约了成本。到目前为止，纳米零价铁已经得到了快速的发展，它已被广泛地应用于处理土壤和水中有机和无机污染物，主要有卤代有机化合物、多环芳烃(PAHs)、农药、重金属等，尤其用纳米零价铁降解有机氯污染物引起了人们广泛关注。随着纳米零价铁被广泛认同，其产生的生态毒性又困扰着研究人员。目前有学者提出了绿色合成法，绿色合成法是一种采用微生物组织或植物提取液中的生物分子如酶、蛋白质、多糖、有机酸和多酚等还原性有机物将金属盐还原成纳米金属的方法，在合成过程中，微生物组织或植物提取液中的有机物同时起到保护剂和稳定剂的作用。与传统合成方法比较，绿色合成过程避免了使用有毒有害的化学物质、降低了能量消耗，具有经济性和环境友好性的特点。此外，它反应所需的条件温和可控，产量高，制备出的纳米材料更符合预设的尺寸和形态。从20世纪初人们就已知道植物提取液具有还原铁盐的能力，尽管当时还缺乏对天然还原剂的了解。但真正利用植物提取液或植物组织进行纳米金属材料合成则相对较晚，在过去近二十年的探索与研究，国际纳米科技的研究者开始逐渐重视绿色合成纳米材料这一技术。本专利技术所述的方法利用茶树叶合成绿色纳米铁，并应用于p,p’-DDT的降解，不仅实现了茶树叶的资源化利用，变废为宝，降低纳米铁的合成成本，同时合成的绿色纳米铁对p,p’-DDT具有高效的降解效率，拥有广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有纳米铁合成技术的缺点和不足，提供一种利用茶树叶合成的纳米铁在去除p,p’-DDT上的应用。上述绿色纳米铁的制备方法包括以下步骤：(1)茶树叶片采集与处理将已洗掉表面杂质的茶树叶自然晾干后，研磨过140目标准筛，封袋
备用。所述的茶树叶并非是用于品饮的嫩叶，而是位于根部附近、生长周期较长的无饮用价值的叶片。(2)茶树叶提取液制备将上述步骤(1)得到的茶树叶粉末与超纯水按照质量体积比为1:10～1:40，单位为g/mL，加入到反应容器中进行混合均匀；然后将其密闭，在磁力搅拌器上恒温水浴加热搅拌1.5～3h，得到茶树叶混合液；将茶树叶混合液以3000rpm的转速下离心5～20min，用有机相过滤器过滤，得到茶树叶提取液。(3)合成绿色纳米铁称取FeSO4·7H2O搅拌溶解后配成0.1mol/L的Fe2+溶液。茶树叶提取液和0.1mol/L的FeSO4溶液以2:1的体积比混合(溶液迅速变为黑色)，在25℃、250rpm条件下恒温振荡30min，得到绿色纳米铁悬浊液。由上述方法制备而成的绿色纳米铁可用于去除水/土壤中的p,p’-DDT，具体应用如下：(1)去除污染水中的P,P’-DDT，具体过程如下：首先测定待治理水源中P,P’-DDT浓度以及pH值，若是P,P’-DDT浓度在0.001～2mg/L，且pH值在4.0～10.0范围内，则在每15mL水样投加0.001～1mL纳米铁悬浊液后，通过震荡反应达到去除p,p’-DDT的目的。若pH值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用茶树叶合成的纳米铁在去除污染水源中p,p’‑DDT上的应用，其特征在于该纳米铁采用以下步骤进行制备：(1)茶树叶片采集与处理：将已洗掉表面杂质的茶树叶自然晾干后，研磨过140目标准筛，封袋备用；所述的茶树叶是位于根部附近、生长周期较长的叶片；(2)茶树叶提取液制备：将上述步骤(1)得到的茶树叶粉末与超纯水按照质量体积比为1:10～1:40，单位为g/mL，加入到反应容器中进行混合均匀；然后将其密闭，在磁力搅拌器上恒温水浴加热搅拌1.5～3h，得到茶树叶混合液；将茶树叶混合液以3000rpm的转速下离心5～20min，用有机相过滤器过滤，得到茶树叶提取液；(3)合成绿色纳米铁：称取FeSO4·7H2O搅拌溶解后配成0.1mol/L的Fe2+溶液；茶树叶提取液和0.1mol/L的FeSO4溶液以2:1的体积比混合(溶液迅速变为黑色)，在25℃、250rpm条件下恒温振荡30min，得到绿色纳米铁悬浊液。

【技术特征摘要】
1.一种利用茶树叶合成的纳米铁在去除污染水源中p,p’-DDT上的应用，其特征在于该纳米铁采用以下步骤进行制备：(1)茶树叶片采集与处理：将已洗掉表面杂质的茶树叶自然晾干后，研磨过140目标准筛，封袋备用；所述的茶树叶是位于根部附近、生长周期较长的叶片；(2)茶树叶提取液制备：将上述步骤(1)得到的茶树叶粉末与超纯水按照质量体积比为1:10～1:40，单位为g/mL，加入到反应容器中进行混合均匀；然后将其密闭，在磁力搅拌器上恒温水浴加热搅拌1.5～3h，得到茶树叶混合液；将茶树叶混合液以3000rpm的转速下离心5～20min，用有机相过滤器过滤，得到茶树叶提取液；(3)合成绿色纳米铁：称取FeSO4·7H2O搅拌溶解后配成0.1mol/L的Fe2+溶液；茶树叶提取液和0.1mol/L的FeSO4溶液以2:1的体积比混合(溶液迅速变为黑色)，在25℃、250rpm条件下恒温振荡30min，得到绿色纳米铁悬浊液。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于具体应用过程如下：首先测定待治理水源中p,p’-DDT浓度以及pH值，若是p,p’-DDT浓度在0.001～2mg/L，且pH值在4.0～10.0范围内，则在每15mL水样投加0.001～1mL纳米铁悬浊液后，通过震荡反应达到去除p,p’-DDT的目的；若pH值不在4.0～10.0范围内则通过H2SO4或...

【专利技术属性】
技术研发人员：周溶冰，章结焱，王雅玉，吴卫红，唐俊红，赵红挺，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33