[发明专利]一种粘土矿物负载纳米零价铁及其制备方法和用途

说明书

本发明属于环境化学技术领域，具体涉及一种粘土矿物负载纳米零价铁及其制备方法和用途。本发明利用烟梗和核桃青皮制备植物提取物，代替常规制备方法中毒性大且价格昂贵的硼氢化钠作为还原剂，制备了粘土矿物负载纳米零价铁；同时首次发现粘土矿物负载纳米零价铁能高效去除水体中新烟碱类农药的残留，降解效果优于粘土矿物、纳米零价铁和常规方法制备的粘土矿物负载纳米零价铁；还优化了粘土矿物负载纳米零价铁对新烟碱类农药的降解条件。本发明优化了粘土矿物负载纳米零价铁制备条件和降解条件，对多元化利用农业生产废弃物，降低生产成本和减少环境污染具有重要意义；同时反应工艺简单，在新烟碱类农药污染环境的修复治理中具有很好的市场前景。

技术领域

本发明属于环境化学技术领域，具体涉及一种粘土矿物负载纳米零价铁及其制备方法和用途。

背景技术

纳米零价铁因其具有还原性强、反应活性高、价格低廉等优点，广泛用于环境污染物修复治理，是当前环境领域用途中的研究热点。目前，国内外纳米零价铁或负载型纳米零价铁的制备方法已有较多的报道。中国专利申请CN201610268887.1海藻酸钠/无机矿物联合负载型纳米零价铁的制备方法中公开了以海藻酸钠和无机矿物为载体制备的纳米零价铁，其具有较好的分散性能，但是还原剂是采用价格昂贵、毒性较大的硼氢化钠，不利于大规模工业化生产，同时还会对环境产生潜在的污染。CN201210447511.9以蒙脱石为载体的纳米零价铁及其制备方法和用途中同样使用硼氢化钠作为还原剂。因此，需要开发一种价格低廉，环境友好，适合于工业化生产的负载型纳米零价铁的方法。

噻虫嗪、啶虫脒和吡虫啉均为新烟碱类农药，对刺吸式害虫如蚜虫、飞虱、叶蝉、粉虱等有良好的防效，已在多种作物上注册登记使用。然而，在新烟碱类农药大量使用的同时，因其在水中的溶解度大，土壤对它的吸附作用较小，给地表水和地下水造成了潜在的污染。目前,针对水体中新烟碱类农药的污染修复治理措施主要有吸附法、光催化降解法及电化学氧化法等。吸附法主要是利用吸附剂如多壁碳纳米管对新烟碱类农药进行固定，此法虽然操作简单，成本低，但是不能彻底消除环境中新烟碱类农药残留，光催化降解和电化学降解必须借助光、电等能源。现有技术中大多公开粘土矿物负载纳米零价铁对重金属的去除效果，迄今为止，未见有利用粘土矿物负载纳米铁对新烟碱类农药降解的文献报道。

发明内容

针对以上技术问题，本发明的目的是提供一种粘土矿物负载纳米零价铁及其制备方法和用途，能解决现有制备方法中还原剂硼氢化钠价格昂贵、毒性较大和水体中新烟碱类农药残留污染的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

首先，本发明提供一种粘土矿物负载纳米零价铁的制备方法，包括以下步骤：

(1)在烟梗或核桃青皮的粉末中加入乙醇水溶液，两者的固液比为1g:10-30mL，40℃超声提取10-20min，在65-85℃下加热回流反应1-2h，过滤，收集滤液待用；

(2)将4.0-6.0g六水合氯化铁用50-100mL乙醇水溶液溶解后，加入2-4g粘土矿物，超声分散5-10min得到混合液；

(3)取步骤(1)中获得的滤液逐滴滴加到步骤(2)所述的混合液中，所述滤液和所述混合液的体积比为2-4:1，在氮气保护下机械搅拌1-2h；

(4)将步骤(3)中所得溶液用无水乙醇和去离子水洗涤2-4次，冷冻干燥，即得粘土矿物负载纳米零价铁。

进一步地，所述粘土矿物为蒙脱石、凹凸棒石和高岭土中的任意一种。

优选地，所述步骤(1)中烟梗或核桃青皮干燥后粉碎，过40-60目筛，得到所述粉末。

优选地，所述步骤(1)乙醇水溶液中乙醇的质量分数为70-80％。

优选地，所述步骤(2)乙醇水溶液中乙醇的质量分数为20-40％。