[发明专利]改性膨润土负载纳米铁水处理剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种还原降解有机污染物及去除重金属离子污染物的水处理剂，具体来说是一种改性膨润土负载纳米铁水处理剂及其制备方法，属于水处理技术领域。

背景技术

有机物如氯代烃、多环芳烃和一些重金属离子如六价铬、五价砷等是土壤和地下水中普遍存在而又难以降解的污染物质，如何经济、有效地去除这些污染物质，一直是环境保护领域的热点问题。现有研究表明，零价铁对氯代烃、多环芳烃、硝基化合物等多种有机污染物具有良好的还原降解效果，对六价铬、五价砷、六价硒、铅等有毒金属离子也有较为理想的去除效果。零价铁具有原料廉价易得，处理污染物时操作简单、二次污染少、运行成本低等优点，但是其去除效率不高。因为零价铁与污染物之间发生的是一个表面反应，污染物被吸附到其表面上有助于反应的进行，所以采用比表面积更大、表面能更高的纳米铁，可以明显提高对污染物的处理能力。但是，纳米铁在实际处理过程中容易团聚，这将大大降低反应活性，从而也严重影响利用效率。此外，纳米颗粒生物毒性也是影响其实际应用的一个重要因素，为此，英国皇家学会建议在环境修复中禁止使用没有负载到载体材料上的纳米材料。因此，采用合适载体和方法的纳米铁负载化技术对推动纳米铁应用于废水的实际修复具有重要意义。理想载体应该具有吸附性能好、稳定性强，价格低廉、制备简单等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性膨润土负载纳米铁水处理剂及其制备方法。该制剂利用价廉易得的膨润土，根据被处理污染物的成分和理化性能，选择合适改性方法，制备相应的改性膨润土，利用改性膨润土比表面积高、吸附能力强的优点，促进铁与污染物之间的还原反应，提高对污染物的去除效率，使纳米铁负载化，减少其生物毒性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是，一种改性膨润土负载纳米铁水处理剂，其特征在于，将改性膨润土与纳米铁按重量比为3∶7～9∶1均匀混合后，采用强还原剂还原，制备得改性膨润土负载纳米铁水处理剂。

所述的改性膨润土是指以提高对污染物的吸附为目的，由膨润土与改性剂经离子交换反应制得的产物。

本发明所用的改性膨润土主要有以下三种：①羟基金属柱撑膨润土，采用膨润土与铝、钛、锆等金属盐在一定pH介质中反应制得。②有机膨润土，由膨润土与阳离子表面活性剂(或称有机阳离子)反应制得。③无机有机柱撑膨润土则由羟基金属柱撑膨润土与一定量阳离子表面活性剂反应制得。

所述的强还原剂是指能够将铁离子还原为零价铁的硼氢化物还原剂。

本发明的另一目的是提供一种上述改性膨润土负载纳米铁水处理剂的制备方法，包括如下步骤：将改性膨润土加入到铁盐的水溶液中，充分搅拌混合均匀后，再将强还原剂水溶液缓慢滴入，滴完后继续搅拌0～3h，过滤，固体物经洗涤、干燥，制得改性膨润土负载纳米铁。

所述的铁盐是指铁离子的硫酸盐、硝酸盐中的一种，包括这些盐的水合物。

所述的强还原剂是指能够将铁离子还原为零价铁的硼氢化物还原剂。

本发明的有益效果为：首先，可以提高对有机污染物、重金属离子的去除效率，与单纯纳米铁相比，改性膨润土负载纳米铁对污染物的去除率明显提高；其次，改性膨润土负载纳米铁可以在更广的介质pH范围内去除污染物，在酸性、中性至碱性介质中仍能达到很高的去除率；再次，将纳米铁负载到改性膨润土上，可以减少纳米铁在处理污染物过程中的损失；最后，还可以降低纳米粒子在使用过程中的生物毒性。

具体实施方式

实施例1

在100mL水中加入膨润土20g、十六烷基三甲基溴化铵10g，在70℃水浴中搅拌1.5h，离心分离，固体物用蒸馏水洗涤3次，置于70℃干燥至恒重，研磨过100目筛，然后在115℃下活化2h，得到粉状有机膨润土。

实施例2

将实施例1所述的有机膨润土加入到0.05mol/L的硫酸亚铁水溶液中，混合均匀后继续搅拌6h，缓慢滴入0.1mol/L的硼氢化钠水溶液中，滴完后继续搅拌1h。过滤，固体物经洗涤、干燥，制得改性膨润土负载纳米铁。该水处理剂的基本组成为：有机膨润土与铁的重量比为6∶4。

实施例3