改性纳米零价铁颗粒、其与过硫酸盐的氧化体系以及降解多环芳烃的方法技术

本发明专利技术提供一种改性纳米零价铁颗粒，其是硫化改性纳米零价铁颗粒。较佳地，改性纳米零价铁颗粒通过以下方法制备而成：将硫改性剂溶解于硼氢化钠溶液中形成还原溶液，在惰性气体条件下将还原溶液恒速泵入含亚铁离子的溶液中并充分搅拌，再采用磁选法分离改性纳米零价铁颗粒并干燥。还提供一种上述的改性纳米零价铁颗粒与过硫酸盐的氧化体系，以及上述的改性纳米零价铁颗粒与过硫酸盐的氧化体系降解多环芳烃的方法。本发明专利技术的改性纳米零价铁颗粒不容易团聚和结块，利于在土壤中的传输和反应，不会在过硫酸盐体系中迅速钝化，从而降解速率稳定，与过硫酸盐形成的氧化体系在宽pH范围内均能对多环芳烃发挥良好的降解效果，适于大规模推广应用。模推广应用。模推广应用。

【技术实现步骤摘要】
改性纳米零价铁颗粒、其与过硫酸盐的氧化体系以及降解多环芳烃的方法


[0001]本专利技术涉及过硫酸盐活化剂
，特别涉及改性纳米零价铁颗粒
，具体是指一种改性纳米零价铁颗粒、其与过硫酸盐的氧化体系以及降解多环芳烃的方法。

技术介绍

[0002]多环芳烃(PAHs)是典型的持久性有机污染物，由于其具有极低的水溶解度(亲脂性)、低挥发性和高的固水分配系数，这使得它们容易与土壤有机质相互作用，降低它们对微生物或降解剂的有效性，从而倾向于在土壤中积累。目前常见的多环芳烃的修复技术有物理修复、植物修复和生物修复技术等等。然而，这些方法具有价格高、维修时间长和操作程序复杂的缺点。
[0003]高级氧化技术(AOPs)可以高效快速的将持久性有机污染物降解为水、CO2及低毒性的小分子化合物，常用的氧化剂包括H2O2、高锰酸钾、臭氧等等。由于硫酸盐自由基的高氧化还原电位，基于硫酸盐自由基的AOPs在去除难降解的有机污染物方面受到越来越多的关注。其中，过硫酸盐及过氧单硫酸盐由于能够同时产生多种活性自由基，具有更高的氧化电位，近年来被广泛应用于环境污染治理的领域当中。
[0004]过渡金属活化过硫酸盐具有能耗低、反应活性高等优点，其中利用铁基活化剂活化过硫酸盐对多环芳烃进行降解成为了十分具有竞争力的一种选择。一方面，过硫酸盐具有强大的氧化能力和成本优势，且能够在广泛的pH环境中适用；另一方面，铁基材料在自然界中也容易获取，注入土壤后的环境相容性也得到保证。
[0005]零价铁(ZVI)作为一种常见的多相催化剂，已被广泛研究用来活化过硫酸盐进行环境净化。在过硫酸盐/ZVI体系中，Fe0首先被H
+
和溶氧腐蚀转化为Fe
2+
，然后Fe
2+
活化过硫酸盐生成自由基。因此，Fe0/过硫酸盐体系中污染物的降解速率在最初几分钟较为温和，随后的反应更快、更持久。纳米零价铁(nZVI)被认为比常规零价铁粉具有更高的反应活性，其纳米级的粒径提供了较大的表面积，在有机污染降解方面表现出了很好的性能。纳米零价铁与过硫酸盐溶液混合后，Fe
2+
逐渐释放。但是该过程存在一定的技术局限性，例如，nZVI在过硫酸盐体系中会迅速钝化，导致降解速率显著下降；由于范德华力、nZVI自身的磁性等原因，nZVI十分容易团聚、结块，不利于在土壤中的传输和反应。另一方面，采用纳米零价铁活化过硫酸盐的过程只能在pH＜7的条件下进行，难以在偏碱性的土壤地下水环境中取得良好效果。因此迫切需要对nZVI进行结构上的改进，以适应更高的土壤与地下水修复需求。
[0006]因此，需要提供一种改性纳米零价铁颗粒，其不容易团聚和结块，利于在土壤中的传输和反应，不会在过硫酸盐体系中迅速钝化，从而降解速率稳定，与过硫酸盐形成的氧化体系在宽pH范围内均能发挥良好的降解效果。

技术实现思路

[0007]为了克服上述现有技术中的缺点，本专利技术的一个目的在于提供一种改性纳米零价
铁颗粒，其不容易团聚和结块，利于在土壤中的传输和反应，不会在过硫酸盐体系中迅速钝化，从而降解速率稳定，与过硫酸盐形成的氧化体系在宽pH范围内均能对多环芳烃发挥良好的降解效果，适于大规模推广应用。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供一种改性纳米零价铁颗粒
‑
过硫酸盐氧化体系，其能够高效降解多环芳烃，氧化降解效果好，在宽pH范围内均能对多环芳烃发挥良好的降解效果，适于大规模推广应用。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供一种采用改性纳米零价铁颗粒
‑
过硫酸盐氧化体系降解多环芳烃的方法，其操作简便，能够高效降解多环芳烃，氧化降解效果好，在宽pH范围内均能对多环芳烃发挥良好的降解效果，适于大规模推广应用。
[0010]为达到以上目的，在本专利技术的第一方面，提供一种改性纳米零价铁颗粒，其特点是，所述改性纳米零价铁颗粒是硫化改性纳米零价铁颗粒。
[0011]较佳地，所述改性纳米零价铁颗粒通过以下方法制备而成：将硫改性剂溶解于硼氢化钠溶液中形成还原溶液，在惰性气体条件下将所述还原溶液恒速泵入含亚铁离子的溶液中并充分搅拌，再采用磁选法分离所述改性纳米零价铁颗粒并干燥。
[0012]更佳地，所述硫改性剂中的硫与所述的含亚铁离子的溶液中的铁的硫铁摩尔比为0.5～5。
[0013]更佳地，所述硫改性剂是连二亚硫酸钠或硫化钠，所述的含亚铁离子的溶液是硫酸亚铁溶液或氯化亚铁溶液。
[0014]更进一步地，所述硼氢化钠溶液是0.3mol/L的硼氢化钠溶液，所述硫酸亚铁溶液是0.1mol/L的硫酸亚铁乙醇溶液，所述氯化亚铁溶液是0.1mol/L的氯化亚铁溶液，所述充分搅拌的时间为2h。
[0015]尤其更佳地，所述硫酸亚铁溶液或所述氯化亚铁溶液采用30％(v/v)的乙醇水溶液配制。
[0016]在本专利技术的第二方面，提供一种上述的改性纳米零价铁颗粒与过硫酸盐的氧化体系，其特点是，所述改性纳米零价铁颗粒与所述过硫酸盐的摩尔比为1：50～1000。
[0017]较佳地，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钙和过硫酸镁中的任意一种。
[0018]在本专利技术的第三方面，提供一种上述的改性纳米零价铁颗粒与过硫酸盐的氧化体系降解多环芳烃的方法，其特点是，向含有多环芳烃的水体中加入所述的改性纳米零价铁颗粒与过硫酸盐的氧化体系形成反应液，在室温条件下将所述反应液置于摇床中进行反应。
[0019]较佳地，所述的含有多环芳烃的水体的pH为4～9，所述多环芳烃是菲，所述过硫酸盐与所述菲的摩尔比为100～500:1，所述反应液中所述过硫酸盐的浓度为0.03mol～0.16mol/L，所述摇床的速度为250rpm，所述反应的时间为1～5h。
[0020]本专利技术的有益效果主要在于：
[0021]1、本专利技术的改性纳米零价铁颗粒是硫化改性纳米零价铁颗粒，其不容易团聚和结块，利于在土壤中的传输和反应，不会在过硫酸盐体系中迅速钝化，从而降解速率稳定，与过硫酸盐形成的氧化体系在宽pH范围内均能对多环芳烃发挥良好的降解效果，适于大规模推广应用。
[0022]2、本专利技术的改性纳米零价铁颗粒与过硫酸盐的氧化体系中改性纳米零价铁颗粒与过硫酸盐的摩尔比为1：50～1000，其能够高效降解多环芳烃，氧化降解效果好，在宽pH范围内均能对多环芳烃发挥良好的降解效果，适于大规模推广应用。
[0023]3、本专利技术的改性纳米零价铁颗粒与过硫酸盐的氧化体系降解多环芳烃的方法是，向含有多环芳烃的水体中加入改性纳米零价铁颗粒与过硫酸盐的氧化体系形成反应液，在室温条件下将反应液置于摇床中进行反应，其操作简便，能够高效降解多环芳烃，氧化降解效果好，在宽pH范围内均能对多环芳烃发挥良好的降解效果，适于大规模推广应用。
[0024]本专利技术的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和附图得以充分体现，并可通过
技术实现思路
中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性纳米零价铁颗粒，其特征在于，所述改性纳米零价铁颗粒是硫化改性纳米零价铁颗粒。2.如权利要求1所述的改性纳米零价铁颗粒，其特征在于，所述改性纳米零价铁颗粒通过以下方法制备而成：将硫改性剂溶解于硼氢化钠溶液中形成还原溶液，在惰性气体条件下将所述还原溶液恒速泵入含亚铁离子的溶液中并充分搅拌，再采用磁选法分离所述改性纳米零价铁颗粒并干燥。3.如权利要求2所述的改性纳米零价铁颗粒，其特征在于，所述硫改性剂中的硫与所述的含亚铁离子的溶液中的铁的硫铁摩尔比为0.5～5。4.如权利要求2所述的改性纳米零价铁颗粒，其特征在于，所述硫改性剂是连二亚硫酸钠或硫化钠，所述的含亚铁离子的溶液是硫酸亚铁溶液或氯化亚铁溶液。5.如权利要求4所述的改性纳米零价铁颗粒，其特征在于，所述硼氢化钠溶液是0.3mol/L的硼氢化钠溶液，所述硫酸亚铁溶液是0.1mol/L的硫酸亚铁乙醇溶液，所述氯化亚铁溶液是0.1mol/L的氯化亚铁溶液，所述充分搅拌的时间为2h。6.如权利要求5所述的改性纳米零价铁颗粒，其特征在于，所述硫酸亚铁溶液或...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭溢馨，赵楠，鞠峰，凌昊，李忠元，
申请(专利权)人：中建八局环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：