【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境修复，具体涉及一种基于协同多糖聚合物网络结构保存高活性铁颗粒的方法。
技术介绍
1、高活性铁颗粒具备优异的物理化学性质，如高比表面积和强还原性，使其在环境修复、材料科学和催化等领域得以广泛应用。例如，高活性铁颗粒能够有效去除环境中的多种污染物，同时也可作为功能化材料的组成部分。然而，由于表面活性高，这些颗粒对空气极为敏感，暴露于空气中时会迅速与氧气反应并释放大量热量，从而容易引发燃烧。此外，与水分子的氧化反应也会导致铁颗粒的活性下降，影响其原有性能和效用。
2、目前，高活性铁颗粒的保存通常采用简单的物理方法，常见的有真空包装法、水溶剂封存法、氮气保护法等。但是，这些方式存在安全性差、保存效果不佳、成本高等问题。例如，目前对包括零价铁材料在内的金属粉末大多以真空形式进行包装，如公开号为cn116198809a、公开号为cn217624562u和公开号为cn110641743a分别公开了各自的金属粉末包装装置，公开号为cn110271708a公开了一种金属粉末物料包装系统及其使用方法。
3、真空粉末包装的方法不仅成本高，而且包装破损和拆封使用时存在铁颗粒暴露于空气剧烈氧化、大量放热的潜在危险。为加强安全性，可以使用低成本的水作为溶剂，将铁颗粒配制成浆液或悬浮液进行保存。例如，公开号为cn215324618u公开了一种零价铁悬浮液的储存系统，包括储存罐和第一搅拌结构。然而，在长期的储运过程中，对悬浮液的持续搅拌导致铁颗粒和水分子的持续氧化反应(fe0+2h2o→fe2++h2↑+2oh-)，铁
4、为了提高安全性并减少氧化，常见稳定高活性铁颗粒的方法，主要包括铁颗粒的负载和表面改性。负载方法主要是将铁颗粒负载到各种载体上，如生物炭、沸石或蒙脱土等。例如，公开号为cn202211362258.7公开了一种以甲壳素微球作为载体负载纳米零价铁的方法，该方法改善了铁颗粒易氧化的缺点，提高了铁颗粒的活性以及重复循环利用的能力。然而，负载材料的选择性差可能导致载体与铁颗粒的相容性问题，负载材料的成本和处理复杂性也可能限制其实际应用。表面改性方法主要是通过对铁颗粒的表面进行化学修饰，如硫化、氨基化、磷化等。例如，公开号为cn202311108797.2公开了一种将铁颗粒置于h-2s气体氛围中煅烧以制备硫化零价铁的方法，硫化后的高活性铁颗粒不易氧化，能克服其在使用过程中氧化放热等问题。然而，表面改性的方法存在改性层附着不牢固，改性过程影响颗粒结构，以及改性后颗粒的还原选择性下降等问题。因此，尽管负载和表面改性的方法在稳定高活性铁颗粒方面取得了一定进展，但仍需要进一步优化和完善。
5、综上所述，针对高活性铁颗粒的规模化保存，目前缺乏一种有效的方法来提高其安全性并维持其化学活性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：基于上述技术问题，本专利技术提供一种基于协同多糖聚合物网络结构保存高活性铁颗粒的方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种基于协同多糖聚合物网络结构保存高活性铁颗粒的方法，该方法包括以下步骤：
3、(1)制备多糖聚合物a水溶液和多糖聚合物b水溶液；所述多糖聚合物a水溶液的浓度为2～20g/l；
4、(2)向高活性铁颗粒中加入所述多糖聚合物a水溶液，进行第一搅拌，得到混合浆液i；
5、(3)将所述混合浆液i加入至所述多糖聚合物b水溶液，进行第二搅拌，得到混合浆液ii，静置，待聚合物充分交联，形成致密的三维网络结构，得到存储模量≥3pa、损耗模量≥40pa的半固态复合体系。
6、根据一种特别优选的具体实施方式，制备多糖聚合物a水溶液包括：取多糖聚合物a加入至去离子水中，搅拌均匀后，置于80℃的水浴中加热60min，冷却至45℃，得到多糖聚合物a水溶液；相对于1g所述多糖聚合物a，所述去离子水的用量为50～500ml。
7、根据一种优选的具体实施方式，在步骤(1)中，制备多糖聚合物b水溶液包括：取多糖聚合物b加入至去离子水中，搅拌均匀后，置于80℃的水浴中加热60min，冷却至45℃，得到多糖聚合物b水溶液；相对于1g所述多糖聚合物b，所述去离子水的用量为50～500ml。
8、优选地，在步骤(1)中，所述多糖聚合物a为魔芋胶。
9、进一步优选地，在步骤(1)中，所述多糖聚合物b选自黄原胶、瓜尔胶、卡拉胶、果胶、角叉菜胶中的至少一种。
10、优选情况下，在步骤(2)中，所述第一搅拌在均质机中进行，且所述第一搅拌的条件至少满足：剪切速率≥104s-1。
11、优选地，在步骤(3)中，所述第二搅拌在均质机中进行，且所述第二搅拌的条件至少满足：剪切速率≥104s-1。
12、优选地，在步骤(3)中，所述静置的条件至少满足：常温、常压。
13、进一步优选地，在步骤(3)中，所述半固态复合体系中，铁颗粒和水分子的质量比为1：1～10，铁颗粒和多糖聚合物a的质量比为500～10：1，铁颗粒和多糖聚合物b的质量比为1000～10：1。
14、优选情况下，所述多糖聚合物a水溶液与所述多糖聚合物a水溶液的浓度相同，且所述多糖聚合物a水溶液与所述多糖聚合物b水溶液的体积比为1：0.5～1。
15、本专利技术提供的方法至少具有以下有益效果：
16、(1)本专利技术提供的方法不仅提高了高活性铁颗粒的安全性，还有效维持了其化学活性；该方法利用两种富含羟基的天然多糖聚合物的协同效应，以水作为溶剂，形成致密的三维网状结构对高活性铁颗粒进行封装；多糖聚合物在自然界中的储备丰富，环境友好，成本低廉；聚合物链上分布了大量以羟基为主的活性基团；某些多糖聚合物之间存在协同增效，能够相互交联形成更加致密的三维网状结构；使用聚合物协同增效形成的三维网状结构封装高活性铁颗粒，可以隔绝铁颗粒与空气的接触，防止铁颗粒的快速氧化和大量放热，显著提高了其安全性；此外这些聚合物链上分布了大量的羟基，通过羟基与水分子的氢键相互作用能实现对水分子的束缚，阻碍水分子与铁颗粒的接触和反应，从而维持铁颗粒的化学活性。
17、(2)本专利技术采用的天然多糖聚合物不仅成本低廉、易于获取，且可被生物降解，具有环境友好性，在环境修复或废水处理中可作为生物基质，带来双重生态效益；且多糖聚合物具有良好的水溶性，本专利技术后期形成的半固态复合体系在水中高速搅拌能够实现铁颗粒的释放和分散，方便储存后的使用。
18、(3)本专利技术中由多糖聚合物构建的三维网状结构能够有效地隔绝铁颗粒与空气的接触，防止铁颗粒因快速氧化而大量放热，大幅提升了保存过程中的安全性。
19、(4)本专利技术中的多糖聚合物富含羟基，能通过氢键相互作用束缚水分子，阻碍水分子与铁颗粒的接触和反应，从而有效地维持铁颗粒的化学活性。
20、(5)本专利技术所制备的复合体系为稳定的半固态，方便实际应用中的储存和运输等操作。
21、(6)本专利技术无需复杂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于协同多糖聚合物网络结构保存高活性铁颗粒的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，制备多糖聚合物A水溶液包括：取多糖聚合物A加入至去离子水中，搅拌均匀后，置于80℃的水浴中加热60min，冷却至45℃，得到多糖聚合物A水溶液；相对于1g所述多糖聚合物A，所述去离子水的用量为50～500mL；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述多糖聚合物A为魔芋胶；
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述第一搅拌在均质机中进行，且所述第一搅拌的条件至少满足：剪切速率≥104s-1。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述第二搅拌在均质机中进行，且所述第二搅拌的条件至少满足：剪切速率≥104s-1。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述静置的条件至少满足：常温、常压。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述半固态复合体系中，铁颗粒和水分子的质量比为1：1
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述多糖聚合物A水溶液与所述多糖聚合物A水溶液的浓度相同，且所述多糖聚合物A水溶液与所述多糖聚合物B水溶液的体积比为1：0.5～1。
...【技术特征摘要】
1.一种基于协同多糖聚合物网络结构保存高活性铁颗粒的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，制备多糖聚合物a水溶液包括：取多糖聚合物a加入至去离子水中，搅拌均匀后，置于80℃的水浴中加热60min，冷却至45℃，得到多糖聚合物a水溶液；相对于1g所述多糖聚合物a，所述去离子水的用量为50～500ml；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述多糖聚合物a为魔芋胶；
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述第一搅拌在均质机中进行，且所述第一搅拌的条件至少满足：剪切速率≥104s-1。
5.根据权利要求...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。