[发明专利]海藻酸钠/无机矿物联合负载型纳米零价铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理和土壤重金属污染修复技术，尤其涉及一种去除水环境中重金属的海藻酸钠/无机矿物联合负载型纳米零价铁的制备方法。

背景技术

近年来，随着经济的发展，环境中的重金属污染日益加剧。重金属污染具有持久性、毒性大、污染严重等特点。重金属一旦进入环境后，只能发生各种形态之间的相互转化，很难被生物降解。因此很难被去除。并且重金属对人体健康构成很大的危害，如Cr、Cu、Cd、As等，不仅有毒且也能致癌。对于重金属污染，传统的治理方法包括化学沉淀、离子交换、活性炭吸附、化学氧化-还原、反渗透、电渗析及超滤等。

纳米零价铁(nZVI)具有高的比表面积和反应活性，在环境修复中应用广泛。然而，暴露的nZVI颗粒易氧化甚至自燃，在水中易团聚，使其分散性和稳定性差，实际应用效果不佳。目前常用固定nZVI的载体可分为无机(活性炭、蒙脱石、海泡石等)和有机(壳聚糖、海藻酸钠等)材料，有效提高了纳米零价铁的稳定性。

无机材料自身所具有的空隙结构，可有效克服nZVI单独使用时的缺点，提高了对污染物的去除能力，但难以从水中分离，且材料的重复利用率低。

有机材料在形成凝胶时可将nZVI包埋在内部结构中，从而避免了Fe⁰的氧化，但包埋小球孔径及机械强度有待提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有制备的纳米零价铁载体的不足，提供一种去除重金属的海藻酸钠/无机矿物联合负载型纳米零价铁的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种海藻酸钠/无机矿物联合负载型纳米零价铁的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1：在氮气保护下，采用液相还原法，将无机矿物和FeSO₄·7H₂O混合制备无机矿物负载型纳米零价铁(无机矿物-nZVI)；

步骤2：配制质量浓度为1％～3％的海藻酸钠溶液；

步骤3：在氮气保护下，将步骤1得到的无机矿物负载型纳米零价铁与步骤2得到的海藻酸钠溶液混合，搅拌均匀，得到海藻酸钠/无机矿物负载型纳米零价铁共混物，其中无机矿物负载型纳米零价铁的质量浓度为2％～6％；

步骤4：配制质量浓度为4％的CaCl₂溶液；

步骤5：将步骤3所得的海藻酸钠/无机矿物负载型纳米零价铁共混物用注射器逐滴加入步骤4配制的CaCl₂溶液中进行交联反应，得到球状海藻酸钠/无机矿物联合负载型纳米零价铁；

步骤6：将步骤5得到的球状海藻酸钠/无机矿物联合负载型纳米零价铁用无氧去离子水清洗，投入NaBH₄溶液中振荡进行还原处理；

步骤7：将步骤6还原处理得到的球状海藻酸钠/无机矿物联合负载型纳米零价铁用无水乙醇洗涤，再用无氧去离子水冲洗，真空干燥，得到海藻酸钠/无机矿物联合负载型纳米零价铁成品。

优选地，所述的步骤1中的无机矿物为钠基蒙脱石。

优选地，所述的步骤1中的液相还原法的具体步骤包括：在氮气保护下，取FeSO₄·7H₂O溶解于乙醇-水溶液中，得到FeSO₄溶液，再将无机矿物加入上述FeSO₄溶液中，搅拌使其充分混匀，得到FeSO₄-无机矿物混合液，将NaBH₄溶液置于恒压漏斗中，逐滴加入FeSO₄-无机矿物混合液中，待NaBH₄溶液滴加完毕后，继续搅拌反应，反应结束后，用无水乙醇和无氧去离子水洗涤，真空冷冻干燥，得到无机矿物负载型纳米零价铁。

更优选地，所述的步骤1中NaBH₄溶液滴加完毕后，反应体系中无机矿物的质量浓度为1.6％～4.8％，Fe²⁺的质量浓度为0.4％～1.2％。

更优选地，所述的步骤1中的无机矿物和FeSO₄·7H₂O中的Fe²⁺的质量比为12∶1～2∶1。

优选地，所述的步骤2中的海藻酸钠溶液的配制方法包括：在氮气保护下，将0.5g～1.5g海藻酸钠溶于50ml无氧去离子水中，于55℃下加热溶解，静置60min排出溶胶中气泡，得到质量浓度为1％～3％的海藻酸钠溶液；

优选地，所述的步骤6中的NaBH₄溶液的浓度为0.05mol/L。