[发明专利]一种磷化促进纳米零价铁还原去除重金属离子的方法

说明书

本发明属于环境污染控制领域，具体涉及一种磷化促进纳米零价铁还原去除重金属离子的方法。将硼氢化钠溶液逐滴加入三氯化铁溶液中，立即加入磷酸盐，随后陈化、抽滤、烘干得到磷化纳米零价铁。然后将其加入到含有重金属离子的水溶液中去，进行重金属的还原去除。本发明解决了纳米零价铁在重金属污染控制过程中对金属离子吸附能力弱，电子选择性差，而对重金属离子还原去除能力弱的问题，具有高效且绿色的优点。

技术领域

本发明属于环境污染控制领域，具体涉及水体中重金属离子的控制和修复，适用于多种工业领域废水的处理。

技术背景

重金属(铬(Cr)、砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)、锡(Sn)、钴(Co)、锑(Sb)、汞(Hg))等在工农业、科技、日常生活中用量不断增加，并以各种渠道释放到环境中，导致环境中重金属污染总量持续增加。重金属污染具有易积累、不可逆、毒性大、代谢缓慢和易富集的等特点，严重危害人类健康生活，阻碍社会可持续性发展。因此，发展绿色高效的重金属污染控制技术迫在眉睫。

相对于其它重金属污染修复技术，零价铁技术具有成本低廉、环境友好和适用多种重金属修复等特点，二十年来广泛用于工业废水和污染地下水的治理和修复。与零价铁相比，纳米零价铁(nZVI)具有比表面积大的特点，在水中重金属污染控制领域备受关注。然而，nZVI治理重金属污染面临着电子选择性差的问题。也就是说，nZVI电子无法有效传递到目标重金属，会同时被其它金属、介质(如H₂O、O₂)以及修复过程生成的中间物种等消耗。nZVI去除重金属过程中，可能的电子受体包括重金属离子、O₂、H₂O、自身产物如Fe(III)、以及产生的各活性物种。这些电子受体会在nZVI表界面发生错综复杂的电子竞争反应，导致nZVI处理重金属污染电子选择性差。而金属铁(Fe⁰)、亚铁离子(Fe²⁺)和氢(气)(·H/H₂)等则在重金属去除过程中充当电子供体。与此同时，nZVI去除重金属过程中还会产生氧化性的·O₂^-、·HO₂、H₂O₂、·OH。通常认为，减少介质分子或中间物种对nZVI电子的无效消耗是提升其电子选择性的关键，也是提升还原去除重金属离子能力的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对纳米零价铁还原去除重金属离子存在的问题，提供一种磷化纳米零价铁、制备方法以及磷化促进纳米零价铁还原去除重金属离子的方法。本发明解决了纳米零价铁在重金属污染控制过程中对重金属离子吸附能力弱，电子选择性差，对重金属离子去除能力弱的问题，具有高效且绿色的优点。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种磷化纳米零价铁，纳米零价铁表面的羟基基团部分被磷酸根基团磷酸根、磷酸一氢根、磷酸二氢根中的一种或多种取代，使纳米零价铁表面被磷酸化。

上述磷化纳米零价铁的制备方法，其是将硼氢化钠溶液逐滴加入三氯化铁溶液中，立即加入磷酸盐，随后陈化、抽滤、烘干得到的。

按上述方案，所述的滴加时间范围控制在10-30分钟。

按上述方案，上述反应体系中硼氢化钠的浓度为0.11–1.1mol·L^-1。

按上述方案，上述反应体系中三氯化铁的浓度为0.07--0.7mol·L^-1。

按上述方案，所述的磷酸盐为磷酸二氢钾，磷酸二氢钾与三氯化铁的摩尔百分比为0.4-2.5％，优选为0.4-1％。

一种磷化纳米零价铁促进还原去除重金属离子的方法，将上述磷化纳米零价铁加入到含有重金属离子的水溶液中去，进行重金属的还原去除。