本发明专利技术公开了一种改性纳米零价铁的制备方法及其应用，所述制备方法是将硫酸亚铁盐溶解于槐糖脂溶液中，在氮气气氛中逐滴加入硼氢化钠溶液进行液相还原得到改性纳米零价铁。本发明专利技术制备的改性纳米零价铁具有稳定性好、分散性佳、反应活性强、生态友好等优点，对重金属污染底泥中的Cd、Cr、Zn均有良好的固定化效果，经处理后底泥中Cd、Cr、Zn残渣态含量分别提高了22.034％、16.493、18.436％，对于重金属污染底泥修复具有优良的应用价值和广泛的应用前景。
A Modified Nano-Zero-valent Iron and Its Preparation Method and Application in the Treatment of Heavy Metals in the Sediment of Industrial Seepage Pit
The invention discloses a preparation method and application of modified nano-zero-valent iron. The preparation method is to dissolve ferrous sulfate in Sophora sugar-lipid solution, add sodium borohydride solution drop by drop in nitrogen atmosphere and carry out liquid phase reduction to obtain modified nano-zero-valent iron. The modified nano-zero-valent iron prepared by the method has the advantages of good stability, good dispersion, strong reaction activity and ecological friendliness. It has good immobilization effect on Cd, Cr and Zn in the sediment polluted by heavy metals. After treatment, the residual content of Cd, Cr and Zn in the sediment increases by 22.034%, 16.493 and 18.436%, respectively. It has excellent application value for remediation of heavy metal polluted sediment. It has broad application prospects.
【技术实现步骤摘要】
一种改性纳米零价铁及其制备方法以及处理工业渗坑底泥重金属的应用
本专利技术属于环境修复
，具体涉及一种改性纳米零价铁及其制备方法以及应用。
技术介绍
近年来，随着中国工业的飞速发展，粗放型经济造成的环境污染问题日益突出，工业渗坑问题就是其中之一。在我国很多农村地方，由于管理比较落后，存在着诸多由于附近工厂违法排放而形成的工业渗坑。研究表明，靠近工矿企业和人类活动区的湖泊底泥重金属污染较严重，并且渗坑排污的方式极易对浅层地下水造成污染，因此工业渗坑对水环境、土壤环境都造成了巨大的威胁。这些工业渗坑中的废水多为含重金属的工业废水，不经过任何处理而排放储存在渗坑中，废水中的重金属污染物易在沉积物中积累，通过浸出作用重新释放到水体中，经由食物链影响整个水生态系统，对整片区域的水质安全、耕地安全造成极大的破坏。因此，国内外科研工作者对如何去除底泥中的重金属作了广泛的研究。目前底泥修复技术依据原理不同可以将底泥重金属的修复措施分为物理修复、生物修复和化学修复。物理修复是直接采用物理原理、手段来修复受污染底泥的技术。主要包括原位覆盖、电动力学修复等。生物修复是以生物转化、固定的方式，通过生物活动与代谢过程的氧化还原反应，将底质中富含的金属离子改变为易吸收价位或稳定不易释放的形态，进而控制底泥重金属污染的释放。生物修复主要分为植物修复和微生物修复。化学修复是将化学药剂与污染河段的底泥掺杂混合，并在一系列的化学反应下将底泥中的重金属固定或转化成无毒、低毒价态的修复方法。目前运用最多的是固定化方法，通过化学药剂与底泥的充分混合发生化学反应，将重金属离子固定在底泥中，减少底泥的重金属释放量。化学固定法具有不产生二次污染，操作简单，技术经济的特点，不同固化剂对不同重金属固定效果不同，寻找高效且具有普适性的固化剂颇为迫切，因而近几年国内外对于化学固化的研究主要关注固化剂的开发。纳米零价铁具有优良的表面吸附和化学反应活性，近年来作为一种新型的固化剂，逐步被用于重金属污染底泥的研究应用中。但由于纳米零价铁具有活性高、易氧化、易团聚的特点，致使纯纳米零价铁在底泥修复中的效果受限，因此对纳米零价铁改性以保障其稳定性从而使其能应用于底泥修复中显得十分重要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种稳定性好、分散性佳、反应活性强的改性纳米零价铁及其制备方法以及处理工业渗坑底泥重金属的应用，以及此改性纳米零价铁在重金属渗坑底泥修复中的应用，其具有操作便捷、效果显著、环境友好等优点。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的一种改性纳米零价铁，：包括纳米零价铁和质量百分比纯度不小于50％的槐糖脂，所述槐糖脂修饰于整个纳米零价铁表面；所述改性纳米零价铁中槐糖脂与纳米零价铁的质量比为(1～5):10。本专利技术的一种改性纳米零价铁的制备方法，包括以下步骤：(1)将超纯水通氮气以去除溶解氧做为配制溶液的溶剂；(2)将质量百分比纯度不小于50％的槐糖脂与步骤(1)中制备的超纯水混合，经过超声波处理得到0.05％-0.25wt％的槐糖脂溶液；所述的超声波处理的频率为40-60KHz，处理时间为20-30min，处理温度为40℃；(3)取七水合硫酸亚铁溶解于步骤(2)中制得的槐糖脂溶液，得到硫酸亚铁-槐糖脂混合溶液，所述硫酸亚铁-槐糖脂混合溶液中硫酸亚铁浓度为0.107-0.321mol/L，溶解过程在氮气气氛下进行；(4)取硼氢化钠溶于步骤(1)中制备的超纯水中，制得浓度为0.214-0.642mol/L的硼氢化钠溶液；(5)在氮气气氛及搅拌条件下，将浓度为0.214-0.642mol/L的硼氢化钠溶液逐滴加入所述的硫酸亚铁-槐糖脂混合溶液中，当硼氢化钠溶液滴加完毕后继续搅拌至生成纳米零价铁颗粒，所述的硼氢化钠溶液与硫酸亚铁-槐糖脂混合溶液的体积比为1:1；(6)通过磁选法筛选出改性纳米零价铁，用超纯水和无水乙醇分别清洗，然后置于冷冻干燥机中在-70～-50℃温度下干燥24～48小时，得到改性纳米零价铁。本专利技术的一种改性纳米零价铁处理工业渗坑底泥重金属的应用，包括以下步骤:将改性纳米零价铁配置成悬浮液添加到底泥中，并在25℃的恒温下静置反应28天～42天，改性纳米零价铁的悬浮液的体积与工业渗坑含重金属底泥的质量比为(10mL-25mL):2g；所述改性纳米零价铁的悬浮液中改性纳米零价铁的浓度为0.05％wt％。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1.本专利技术以槐糖脂作为稳定修饰剂对纳米零价铁进行改性，从而获得了具有高反应活性、优良稳定性的材料。其中，槐糖脂是一种价格低廉，环境友好，可生物降解的非离子生物表面活性剂，其表面基团对锌等重金属具有一定的络合作用。修饰后的纳米零价铁固化重金属的效率得到了提高。此外，改性的纳米零价铁的组分能生物降解，反应产物铁氧化物属于土壤内常量组分，无二次污染之虞。2.本专利技术提供了一种改性纳米零价铁的制备方法，该方法简单便捷，制备成本较低且可在短时间大量制备改性纳米零价铁。3.本专利技术的改性纳米零价铁成本低廉，稳定优良，操作方便，环境友好，在重金属污染底泥修复
具有广泛的应用前景。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为实施例1中改性纳米零价铁A1的粒径分布图；图2为对比例1中未改性纳米零价铁B1的粒径分布图；图3为本专利技术实施例1-3中改性纳米零价铁A1、A2、A3和对比例1中未改性纳米零价铁B1对底泥重金属Cd的固化效果随时间变化图，其中纵坐标为重金属各形态所占比例，横坐标为不同固化剂下的反应时间；图4为本专利技术实施例1-3中改性纳米零价铁A1、A2、A3和对比例1中未改性纳米零价铁B1对底泥重金属Cr的固化效果随时间变化图，其中纵坐标为重金属各形态所占比例，横坐标为不同固化剂下的反应时间；图5本专利技术实施例1-3中改性纳米零价铁A1、A2、A3和对比例1中未改性纳米零价铁B1对底泥重金属Zn的固化效果随时间变化图，其中纵坐标为重金属各形态所占比例，横坐标为不同固化剂下的反应时间；图6为本专利技术实施例1中改性纳米零价铁A1处理后底泥的X射线能谱仪谱图；图7为本专利技术实施例1中待处理底泥的X射线能谱仪谱图；图8为本专利技术实施例1-3中改性纳米零价铁A1、A2、A3和对比例1中未改性纳米零价铁B1处理底泥对过氧化氢酶活性影响图。其中纵坐标为过氧化氢酶活性，横坐标为处理时间；图9为本专利技术实施例1-3中改性纳米零价铁A1、A2、A3和对比例1中未改性纳米零价铁B1对底泥脲酶活性的影响图，其中纵坐标为脲酶活性，横坐标为处理时间。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。一种改性纳米零价铁，所述改性纳米零价铁包括纳米零价铁和质量百分比纯度不小于50％的槐糖脂，所述槐糖脂修饰于整个纳米零价铁表面；所述改性纳米零价铁中槐糖脂与纳米零价铁的质量比为(1～5):10。优选的，所述改性纳米零价铁的粒径为100nm～160nm。本专利技术的一种改性纳米零价铁的制备方法，包括以下步骤：(1)将超纯水通氮气以去除溶解氧做为配制溶液的溶剂；(2)将质量百分比纯度不小于50％的槐糖脂与步骤(1)中制备的超纯水混合，经过超声波处理得到0.05％-0.2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性纳米零价铁，其特征在于：包括纳米零价铁和质量百分比纯度不小于50％的槐糖脂，所述槐糖脂修饰于整个纳米零价铁表面；所述改性纳米零价铁中槐糖脂与纳米零价铁的质量比为(1～5):10。
【技术特征摘要】
1.一种改性纳米零价铁，其特征在于：包括纳米零价铁和质量百分比纯度不小于50％的槐糖脂，所述槐糖脂修饰于整个纳米零价铁表面；所述改性纳米零价铁中槐糖脂与纳米零价铁的质量比为(1～5):10。2.根据权利要求1所述的改性纳米零价铁，其特征在于：所述改性纳米零价铁的粒径为100nm～160nm。3.一种改性纳米零价铁的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将超纯水通氮气以去除溶解氧做为配制溶液的溶剂；(2)将质量百分比纯度不小于50％的槐糖脂与步骤(1)中制备的超纯水混合，经过超声波处理得到0.05％-0.25wt％的槐糖脂溶液；所述的超声波处理的频率为40-60KHz，处理时间为20-30min，处理温度为40℃；(3)取七水合硫酸亚铁溶解于步骤(2)中制得的槐糖脂溶液，得到硫酸亚铁-槐糖脂混合溶液，所述硫酸亚铁-槐糖脂混合溶液中硫酸亚铁浓度为0.107-0.321mol/L，溶解过程在氮气气氛下进行；...
【专利技术属性】
技术研发人员：季民，潘陈鑫，翟洪艳，王一瑶，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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