[发明专利]NZVI-碳球/皂石复合材料的制备以及在污水治理领域的应用

说明书

本发明提供了一种NZVI‑碳球/皂石复合材料及其制备方法，该NZVI‑碳球/皂石复合材料由含铁化合物、含碳溶液和溶液3经高温反应制得，本发明所述的复合材料NZVI负载在碳球上，NZVI‑碳球负载在皂石的表面，本发明通过将NZVI‑碳球与皂石复合，将物理吸附和化学还原相结合，有效提高了金属污染物和有机物污染物的去除率，且本发明所述复合材料的制备方法简单、成本较低，制备过程中不产生二次污染，具有安全环保的优点。

技术领域

本发明涉及一种新型绿色环境保护材料，具体涉及一种矿物基环境材料、制备方法及去除污染物的应用。

背景技术

目前全球和国内水污染问题已经成为了一个热门的话题，全世界每年约有4200多亿m³的污水排入江河湖海，污染了5.5万亿m³的淡水，这相当于全球径流总量的14％以上。《2014中国环境状况公报》显示329个地级及以上城市饮用水水源较差、极差监测点占比达61.5％。同时《中华人民共和国土壤污染防治法》也明确了土壤污染预防、保护、风险管控和修复等方面的基本制度和规则。为了不断探索和研究，提出对地球负荷最小和最有利于人类健康的材料“绿色材料”的新概念，倡导绿色材料技术，而矿物是一类资源丰富、价格低廉、与环境协调性最佳的材料。矿物材料应用在环境中用于去除无机和有机等污染物，具有净化环境和修复环境的功能，与其他环境材料相比，矿物材料适用于高科技发展产生的新污染，且可循环利用，具有天然自净化功能等多种优点。

矿物材料应用环境保护上有着广阔的发展前景，一方面可扩大矿物资源的综合利用，另一方面可大幅度地降低环境污染治理成本，从而产生明显的经济效益和社会效益。最近这些年利用矿物材料的特点在环境保护方面也有了极大的突破和进展，在治理环境中起着重要的作用。

污染物主要可分为两个类型，包括：(1)按化学性质分类，主要包括有：无机物污染物、有机污染物(难降解和易降解)；(2)按物理形态分类，主要包括有：悬浮固体、胶体性物质、溶解性物质；目前去除这些污染物的方法主要有生物法、化学法、物理法，但目前这些方法都存在较大的问题，生物法中利用植物去除污染物的量小、效率低、利用生物膜技术操作难度系数大；化学法中Fenton氧化法，氧化能力不够，有机污染物不能完全被去除，电解氧化法的电极消耗过大，电流效率偏低；物理法中使用的吸附剂大部分价格昂贵，吸附性能不高，容易产生二次污染；以上这些因素限制了它们在污染控制中的实用性。因此，矿物基复合材料的提出，为去除污染物环境保护方面提供了一条有效的技术途径，更为全球大力倡导环境保护的、实现可持续发展开创了新局面。

发明内容

基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，结果发现：采用含铁化合物、含碳溶液和皂石通过水热合成法和共沉淀法制得的NZVI-碳球/皂石复合材料，NZVI负载在碳球上，NZVI-碳球负载在皂石表面，本发明通过将NZVI-碳球与皂石复合，将物理吸附和化学还原相结合，有效提高了金属污染物和有机物污染物的去除率，且该复合材料的制备方法简单、成本较低，不产生二次污染，具有安全环保的优点。

本发明的第一方面在于提供一种NZVI-碳球/皂石复合材料，该NZVI-碳球/皂石复合材料由含铁化合物、含碳溶液和溶液3经高温反应制得。

本发明的第二方面在于提供一种本发明第一方面所述的NZVI-碳球/皂石复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、将碳酸氢钠、氢氧化钠和硅酸钠混合得溶液1，氯化铝和氯化镁混合得溶液2，溶液1和溶液2混合，制得溶液3，高温反应制得皂石；

步骤2、制备碳球悬浮液；

步骤3、将含铁化合物加入碳球悬浮液中，制得Fe₃O₄-碳球；

步骤4、将制备好的皂石和Fe₃O₄-碳球混合，制得Fe₃O₄-碳球/皂石；