[发明专利]一种表面改性的非晶零价铁、其制备方法和应用

说明书

本发明属于高级氧化法处理有机废水的技术领域，具体地，涉及一种表面改性的非晶零价铁、其制备方法和应用于有机废水的高效处理技术，其目的在于通过结合使用熔融甩带法和高能球磨法，并在球磨体系中引入聚电解质从而制备出一种表面改性的非晶零价铁，保证了其在高级氧化系统中处理有机废水时较好的化学活性的同时，并提高零价铁颗粒在水体中的分散性和迁移能力，由此解决现有技术的零价铁材料用于高级氧化处理废水时易团聚、化学活性低、成本高等技术问题。

技术领域

本发明属于高级氧化法处理有机废水的技术领域，具体地，涉及一种表面改性的非晶零价铁、其制备方法和应用于有机废水的高效处理技术。

背景技术

零价铁由于其独特的化学性质和物理特性在众多高级氧化技术中脱颖而出，成为地下水修复、土壤修复等领域不可或缺的一环。零价铁颗粒具有较强的还原性，可以有效处理水体中卤代有机物、重金属、偶氮染料、酸根离子等各类污染物，是可渗透性反应墙技术应用于地下水修复的主要材料之一。然而，目前对零价铁修复技术的具体实施仍然面临较大困难，主要原因是铁的易氧化、易团聚等缺点，减少了零价铁与污染物的有效接触面积，导致零价铁活性降低。为了解决零价铁应用于实际工程的问题，近年来此领域的研究人员通过各种方法对零价铁修饰改性，主要包括双金属、表面修饰型零价铁、负载型零价铁等技术改性。

公开号为CN 102614918A的发明专利公开了利用化学还原法制备分散剂修饰改性的纳米零价铁颗粒，保证了纳米颗粒的稳定分散，提高了材料对水中氯代有机物的降解效率。该方法使用硼氢化钾溶液制备零价铁，由于硼氢化钾的成本极高，且反应过程中会产生副产物氢氧化硼，导致该方法的经济性下降。

专利申请号为CN 200810207760.4的发明专利通过静电纺丝方法，制备出聚电解质纤维毡负载零价铁材料，保证了零价铁的分散性，且利于回收，减少二次污染。其过程中同样使用硼氢化钠，导致制备成本较高。

上述两种发明专利均使用硼氢化合物，使得零价铁制备成本较高。

根据文献(Shen W,Mu Y,Wang B,et al.Enhanced aerobic degradation of4-chlorophenol with ironnickel nanoparticles.Applied Surface Science,2017,393:316-324)所述，化学还原法制备的单质零价铁的XRD图谱在2θ为44.9°、65°有明显的衍射峰，说明此种零价铁为具有较好的晶体结构的晶体零价铁，然而晶体零价铁易氧化、易团聚的特点非常突出，在实际应用过程中给项目工程带来了很大困扰。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种改性的非晶零价铁、其制备方法和应用，其目的在于通过结合使用熔融甩带法和高能球磨法，并在球磨体系中引入聚电解质从而制备得到一种表面改性的非晶零价铁，其表面存在较多的配位不饱和点，提高了材料的化学性能；通过表面改性提高该非晶铁粉的分散性，两者结合不仅保证了其在高级氧化系统中处理有机废水时具有较好的化学催化活性，同时提高了非晶零价铁在水体中的分散性和迁移能力，提高该非晶零价铁对有机废水污染物降解效果，由此解决现有技术的零价铁材料用于高级氧化处理废水时易团聚、化学活性低、成本高等技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种表面改性的非晶零价铁的制备方法，包括如下步骤：

(1)利用熔融甩带法制备宽度为2～5mm，厚度为0.01～0.1mm的含有非金属的铁基非晶条带；

(2)将步骤(1)得到的铁基非晶条带在惰性气氛下进行初级球磨破碎，其中球磨过程中采用的球的直径为4～6mm，所述球的质量与所述铁基非晶条带的质量比为10～35:1，球磨过程中加入溶剂，得到初级非晶零价铁粉；