[发明专利]一种菌糠碳负载零价铁复合材料的制备方法及其在石油污染废水处理中的应用

说明书

本发明公开了一种菌糠碳负载零价铁复合材料的制备方法及其在石油污染废水处理中的应用，其利用硼氢化钠为还原剂，将亚铁离子还原为零价铁，在操作过程中加入菌糠碳，利用菌糠碳的孔结构负载还原的零价铁，形成稳定的复合材料，用以处理石油污染废水。本方法操作简单，菌糠碳的加入克服了纳米零价铁不稳定易团聚的缺点，除油过程中可同时发挥菌糠碳的吸附作用及零价铁的高还原作用，除油率可达到95.5%以上，处理废水效果好。

技术领域

本发明涉及石油污染废水治理领域，具体涉及一种菌糠碳负载零价铁复合材料制备方法及其在石油污染废水治理的应用。

背景技术

近年来，石油工业发展迅速，石油在开采、运输和加工过程中通过多种方式泄露，大量原油进入水体，造成水体污染，严重危害环境及人体健康。目前常用的石油污染废水处理方法主要有生物法、物理法、化学法，然而这些方法普遍存在各种缺点，如设备耗资大、易引起二次污染、产生较多污泥等，因此找寻一种全新的高效、快速、经济、环保的石油污染废水处理方法已经迫在眉睫。

纳米零价铁价格低廉、还原能力较强且在使用过程中不会产生有毒物质，已用于多种水体污染物的治理。然而，随着研究的深入，纳米级零价铁存在的问题也逐渐显露出来，首先，其粒径较小，颗粒之间的吸引力较强，极易发生团聚；其次，单独的纳米零价铁不稳定，易被氧化，影响其反应活性。

为了克服上述缺点，目前常选用多孔材料将纳米零价铁固定化，已知的载体材料主要有树脂、活性炭、硅土等，这些载体材料会受到非自然存在的区域以及不可再生等条件而缺乏可用性的限制。因此选用一种可持续且广泛应用的载体材料显得尤为迫切。

发明内容

为解决目前现有技术技术的上述缺陷，本发明提供一种菌糠碳负载零价铁复合材料处理石油污染废水的方法。

本发明的原理是：利用硼氢化钠为还原剂，将亚铁离子还原为零价铁，在操作过程中加入菌糠碳，利用菌糠碳的孔结构负载还原的零价铁，形成稳定的复合材料，用以处理石油污染废水。本方法操作简单，菌糠碳的加入克服了纳米零价铁不稳定易团聚的缺点，除油过程中可同时发挥菌糠碳的吸附作用及零价铁的高还原作用，除油率可达到95.5%以上，处理废水效果好。

基于上述目的以及原理，本发明采用如下技术方案：

本发明之一是提供一种菌糠碳负载零价铁复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将菌糠清洗烘干后于氮气氛围下热解，然后经粉碎获得菌糠碳；

（2）将所得菌糠碳加入到FeSO₄·7H₂O乙醇水溶液中，超声振荡后浸渍；

（3）浸渍完成后加入聚乙二醇-4000作为分散剂并搅拌完全，然后通氮气除氧；

（4）保持通氮气，滴加硼氢化钠溶液充分反应；所述硼氢化钠溶液加入量以Fe²⁺：BH^4-的摩尔比等于1：（3-5）为准；

（5）将反应后的混合液离心收集固相，并将固相用通过氮气的蒸馏水和乙醇多次洗涤；

（6）将洗涤后的材料干燥，并保存在无氧黑暗处。

进一步优选的，所述步骤（1）中热解时间为3 h，热解终温为450℃，升温速率为10℃/min。

进一步优选的，所述步骤（2）中FeSO₄·7H₂O乙醇水溶液的浓度为0.1 mol/L，其中水和乙醇体积比为3:1。

进一步优选的，所述步骤（2）中FeSO₄·7H₂O与菌糠碳的质量比为1:1.01。

进一步优选的，所述步骤（2）中超声振荡30 min，浸渍24小时。