【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理，具体涉及一种铁碳复合材料及其制备方法和同步去除全氟和多氟烷基化合物应用。
技术介绍
1、全氟和多氟烷基化合物（per-and polyfluoroalkyl substances，pfas），是指分子结构中氢被氟部分或全部取代的脂肪族有机氟化合物。pfas碳链上的碳原子均采用sp3杂化，且形成的c-f键具有较高的键能，因此pfas具有较高的热稳定性和化学惰性，在纺织、工业和设备领域被广泛用作表面活性剂、阻燃剂、氟橡胶和纺织品整理剂等，在个人护理产品中也常有添加。作为典型pfas，全氟辛酸（perfluorooctanoic acid，pfoa）和全氟辛烷磺酸（perfluorooctanesulphonic acid，pfos）具有一定的致癌性、神经毒性、生殖毒性和遗传毒性，可通过食物链进行富集，对人类健康存在威胁。因此，寻求高效pfas修复技术刻不容缓。
2、当前用于处理水体中pfas污染的技术手段主要有吸附、光催化、纳滤、高级还原和电解等，吸附因其经济性以及操作简便性，是最常用的处理手段。碳基材料具有多样化的结构以及多种优良的特性，是处理pfas的良好吸附剂，但在实际应用中存在吸附速率较慢、吸附容量有限等缺点。
3、针对以上问题，研究人员发现，部分pfas在水体中以阴离子的形式存在，吸附机制通常涉及疏水相互作用、静电相互作用和氢键，因而在碳骨架中引入带正电、来源丰富、相对环保的fe，或可有效提高吸附剂对pfas的去除效率。但是，传统的铁碳材料往往易发生铁溶出等现象，产生新的污染，
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种铁碳复合材料及其制备方法和同步去除全氟和多氟烷基化合物应用，本专利技术提供的铁碳复合材料中铁金属元素以纳米团簇的形式锚定在碳载体材料上，避免了铁溶出产生新污染的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种铁碳复合材料，包括载体材料和锚定在所述载体材料上的金属纳米团簇；所述金属纳米团簇为铁；所述载体材料为碳和氮。
4、优选的，所述载体材料和金属纳米团簇的质量比为1:0.059~1:0.098。
5、优选的，所述碳和氮的质量比为15:1~25:1。
6、本专利技术还提供了上述方案所述铁碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
7、将锌盐、铁盐和第一有机溶剂混合得到a液；将2-甲基咪唑和第二有机溶剂混合得到b液；将所述a液和b液混合后依次进行老化和焙烧，得到铁碳复合材料。
8、优选的，所述锌盐和第一有机溶剂的质量比为1:20~1:50；所述铁盐中铁和锌盐中锌的摩尔比为0.1:1~2:1；所述b液中2-甲基咪唑的浓度为16.42~82.1 g/l；所述a液和b液的体积比为1:0.5~1:3。
9、优选的，所述老化在静置条件中进行；所述老化的时间为10~72 h。
10、优选的，所述焙烧在保护气氛中进行；所述焙烧的温度为800~1000 ℃，保温时间为1~3 h。
11、优选的，所述焙烧前对体系进行升温；所述升温的速率为2~5 ℃/min。
12、本专利技术还提供了上述方案所述铁碳复合材料或上述方案所述制备方法得到的铁碳复合材料同步去除全氟和多氟烷基化合物的应用。
13、优选的，所述应用包括以下步骤：将铁碳复合材料和全氟或多氟烷基化合物污染水体混合进行吸附；所述铁碳复合材料的投加量为0.1~0.5 g/l。
14、本专利技术提供了一种铁碳复合材料。本专利技术提供的铁碳复合材料，将金属元素以纳米团簇的形式锚定在载体材料碳上，铁以碳负载铁形式存在，避免了铁溶出产生新污染的问题，吸附速率高，吸附容量大，可循环利用，长期稳定性好。本专利技术利用上述编码特性通过疏水作用和静电吸引，对pfas进行捕获，在多种污染物处理中表现出优异的吸附性能，实现pfas的快速高效同步去除，同时保证铁碳复合材料的高利用率。
15、本专利技术还提供了上述方案所述铁碳复合材料的制备方法。本专利技术提供的制备方法步骤简单，操作方便，可行性好。
16、本专利技术还提供了上述方案所述铁碳复合材料或上述方案所述制备方法得到的铁碳复合材料同步去除全氟和多氟烷基化合物的应用。本专利技术提供的铁碳复合材料作为一种吸附剂，尤其适合全氟辛酸和全氟辛烷磺酸复合污染水体的修复，操作简便、修复高效、成本低，能够准确判断污染物的去除情况，适用于地下水或地表水，应用前景广阔。
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1.一种铁碳复合材料，其特征在于，包括载体材料和锚定在所述载体材料上的金属纳米团簇；所述金属纳米团簇为铁；所述载体材料为碳和氮。
2.根据权利要求1所述的铁碳复合材料，其特征在于，所述载体材料和金属纳米团簇的质量比为1:0.059~1:0.098。
3.根据权利要求1或2所述的铁碳复合材料，其特征在于，所述碳和氮的质量比为15:1~25:1。
4.权利要求1~3任一项所述铁碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述锌盐和第一有机溶剂的质量比为1:20~1:50；
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述老化在静置条件中进行；所述老化的时间为10~72 h。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧在保护气氛中进行；所述焙烧的温度为800~1000 ℃，保温时间为1~3 h。
8.根据权利要求4或7所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧前对体系进行升温；所述升温的速率为2~5 ℃/min。
9.权利要求1
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将铁碳复合材料和全氟或多氟烷基化合物污染水体混合进行吸附；所述铁碳复合材料的投加量为0.1~0.5 g/L。
...【技术特征摘要】
1.一种铁碳复合材料，其特征在于，包括载体材料和锚定在所述载体材料上的金属纳米团簇；所述金属纳米团簇为铁；所述载体材料为碳和氮。
2.根据权利要求1所述的铁碳复合材料，其特征在于，所述载体材料和金属纳米团簇的质量比为1:0.059~1:0.098。
3.根据权利要求1或2所述的铁碳复合材料，其特征在于，所述碳和氮的质量比为15:1~25:1。
4.权利要求1~3任一项所述铁碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述锌盐和第一有机溶剂的质量比为1:20~1:50；
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述老化在...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈梦舫，聂傲男，杨磊，李婧，冯裕栋，韩璐，陈雪艳，董姝含，程毅康，
申请(专利权)人：中国科学院南京土壤研究所，
类型：发明
国别省市：
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