[发明专利]一种改性椰糠负载纳米零价铁复合材料、制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种改性椰糠负载纳米零价铁复合材料以改性椰糠为负载基材，纳米零价铁内嵌在改性椰糠的孔隙中，纳米零价铁外包裹明胶胶体，通过如下方法制得：1)选取椰子外壳，用水洗净，采用破碎机械，将椰子外壳破碎成一定粒径的颗粒；2)将所得到的椰糠进行干燥，放入微波膨胀炉中进行膨化处理，得到膨化后的椰糠；3)按照一定的重量比，加入FeSO₄溶液，加入有机溶剂、分散剂，搅拌均匀；4)向步骤3)中所得溶液加入一定含量的NaBH₄，快速搅拌，过滤；5)分别用去离子水、有机溶剂对所得复合材料进行洗涤，然后放入真空干燥箱进行干燥，即得复合材料。本发明所用椰糠来源广泛，操作简便，成本低廉，能有效处理低浓度含铀废水，适用于大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种纳米复合材料领域，具体涉及一种改性椰糠负载纳米零价铁复合材料、制备方法及其应用。

背景技术

椰子是一种热带水果，广泛存在热带农村地区，在我国海南较为常见。在椰子生产过程中，椰子外壳是一种副产物，较常见于椰子种植农场和椰子加工市场。椰糠是从椰子外壳纤维加工过程中剥离下来的一种纯天然的有机质介质，孔隙度大，容重小，透气性好，常用于花卉种植和园林栽培。

纳米零价铁是一种环境友好新型材料，具有粒径小、表面积大、还原能力强、反应速度快等优点，常用于水体修复领域。但纳米零价铁存在空气中稳定性差、保存难度大，易与周围介质中的水或氧气反应，形成的氧化层会抑制与污染物的进一步反应。此外，由于其表面能高，纳米零价铁容易凝聚成较大的颗粒，从而降低反应活性，因此，纳米零价铁的利用率低。

随着核能利用的快速发展，含铀废水排放增多，废水处理压力与日剧增。由于含铀废水具有较强的放射性，其危害具有较强的隐蔽性与持久性。当金属铀进入环境后会造成水和土壤污染，之后放射性核素可通过多种途径进入人体，给环境和人类健康造成严重的威胁，同时会给社会群众精神和心里上带来不安和恐慌，不利于社会的稳定。为防止铀的迁移扩散，迫切需要一种低廉有效的处理方法对日益增多的低浓度含铀废水进行治理。低浓度含铀废水，尤其是1-15mg/L的含铀废液具有铀含量低、处理量大、处理任务繁重等特点，其中铀矿冶废水占据该类废水的主体。当前，主要采用化学沉淀法、蒸发浓缩法、离子交换法、萃取法、吸附法、膜技术等进行处理，但处理速度慢，处理效率低，成本较高，同时易产生二次污染。

现有技术中利用零价铁处理含铀废水主要是利用活性碳负载零价铁进行处理，如CN 108439570公开了一种生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸钠体系的制备方法，包括以下步骤：1)将生物质剪碎置于厌氧马弗炉中，在温度为350℃-550℃的条件下，恒温烧制2h-3h，待马弗炉冷却至室温后取出研磨粉碎，制成粉末状生物炭Ⅰ；2)对粉末状生物炭Ⅰ酸化处理去除灰分，之后用去离子水洗至pH恒定后，在温度为60℃-80℃的条件下烘干得到粉末状生物炭Ⅱ；3)将FeSO₄·7H₂O水溶液加入到盛有粉末状生物炭Ⅱ的容器中，在氮气环境下搅拌混合均匀后加入无水乙醇，之后再滴加NaBH₄溶液溶液，滴加完毕后在氮气环境下继续搅拌，得到混合液；4)将步骤3)得到的混合液过滤，在氮气环境中烘干得到生物炭负载纳米零价铁活化材料；5)将生物炭负载纳米零价铁活化材料置于纯水中，分散均匀后加入过硫酸钠溶液，震荡混合均匀形成所述的生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸钠体系。该方法需要进行厌氧处理、高温煅烧、氮气环境搅拌等，制备过程繁琐，环境要求苛刻，成本高昂，不利于大规模生产。因此，需要开发一种操作简单、环境友好、制备方便、成本低廉的纳米零价铁复合材料，以适应低浓度含铀废水的大规模处理。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明旨在提供一种改性椰糠负载纳米零价铁复合材料的制备方法，并将其应用于放射性核素U(Ⅵ)低含量废水的处理，以解决纳米零价铁因易团聚、易氧化、污水治理成本高、易导致二次环境危害等特点所带来的技术问题。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：