[发明专利]一种硬脂酸改性零价铁复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种硬脂酸改性零价铁复合材料的制备方法及其应用，该制备方法包括在真空或惰性气体氛围下，将硬脂酸和铁粉按质量比1:125～2000混合后球磨，球磨结束后，得到硬脂酸改性零价铁复合材料。本发明方法将硬脂酸和铁粉混合后球磨，利用硬脂酸作为过程控制剂，使其吸附于颗粒的新生表面上；并通过阻碍金属间冷焊所需的碰撞，降低粉末颗粒的表面活性，来改变颗粒表面的状态，从而抑制冷焊、增加颗粒间的压裂速率，最终提高硬脂酸改性零价铁复合材料的对重金属和有机污染物的去除效率。

技术领域

本发明涉及环境化学技术领域，主要涉及一种硬脂酸改性零价铁复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

目前，我国地下水污染已成为普遍现象，浅层地下水污染尤为突出，且污染程度不断加剧，污染范围日益扩大。而氯化有机化合物是常见的地下水污染物之一。

几十年来，零价铁颗粒由于其来源丰富、成本低廉、具有较强的还原性，得到了国内外的广泛关注。零价铁作为一种高效的修复材料被广泛用于含氯有机污染物的非生物还原脱氯降解中。地下水中的氯化有机化合物通过零价铁构成的可渗透反应屏障，能被有效降解成无毒或低毒的烃类物质。

然而，零价铁在实际工程应用过程中也存在着许多缺陷，如对污染物的选择性差，与水、其他溶解态氧化性物质反应，与土壤矿物作用；传输性差，易被土壤介质截留；表面的氧化膜会阻碍活性成分与目标污染物的接触，从而降低零价铁的活性，限制了脱氯的效果。所以，我们正在寻求一些方法用以提高零价铁的脱氯活性。

因此，有必要探究新的零价铁复合材料的制备方法，以解决上述零价铁技术的问题。

发明内容

本发明提供了一种硬脂酸改性零价铁复合材料的制备方法及其应用，该制备方法不仅原料获取容易，制备工艺简单，制备成本低，而且制得的复合材料对重金属类、偶氮染料类、卤代有机物类和/或硝基代有机物类污染物有较高的去除效率。

具体技术方案如下：

本发明提供了一种硬脂酸改性零价铁复合材料(简称SA-mZVI^bm)的制备方法，包括：在真空或惰性气体氛围下，将硬脂酸和铁粉按质量比1:125～2000混合后球磨，球磨结束后，得到硬脂酸改性零价铁复合材料。

在工业应用中，硬脂酸主要作为表面活性剂的基础原料。本发明试验发现，硬脂酸和铁粉进行球磨的过程中，硬脂酸可以作为过程控制剂而被优先吸附于颗粒的新生表面上；硬脂酸通过阻碍金属间冷焊所需的碰撞，降低粉末颗粒的表面活性而改变颗粒表面的条件，从而抑制冷焊、增加颗粒间的压裂速率；最终增强零价铁的活性，提升零价铁的脱氯活性及脱氯效果。

作为优选，所述硬脂酸和铁粉的质量比为1:125～1000；更优选质量比为1:200～1000；最优选质量比为1:200。

进一步地，所述铁粉为单质铁粉、还原铁粉、铸铁粉、生铁粉或含有零价铁的工业废铁屑。

进一步地，所述零价铁的粒径为5μm～100μm；零价铁颗粒的大小会影响材料去除目标污染物的性能；零价铁颗粒过大，则其反应活性低，导致制备得到的产品性能相对较差；零价铁颗粒过小，则其反应活性过高，导致零价铁和水溶液剧烈反应，造成零价铁的损失，且小颗粒的零价铁成本高。

进一步地，所述球磨的速度为400～4000rpm，球磨的时间为2～30h；优选球磨的速度为400～1000rpm，球磨的时间为5～30h。

进一步地，将硬脂酸和铁粉混合置于球磨机的球磨罐内，球磨罐内装有研磨介质；所述球磨机为行星式球磨机、振动球磨机或砂磨机。

进一步地，所述研磨介质为铁珠、钢珠、氮化硅珠或氧化锆珠；直径为0.15～10mm。

进一步地，所述研磨介质的装入量为球磨罐腔体体积的10～50％。