[发明专利]一种表面活性剂-骨炭-层状氢氧化铁三元反应体系及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种表面活性剂‑骨炭‑层状氢氧化铁三元反应体系的制备方法，包括以下步骤：(1)在无氧的条件下，将阴离子表面活性剂溶液加入到固体骨炭中，充分混合，获得阴离子表面活性剂‑骨炭悬浮液；(2)在无氧的条件下，将步骤(1)制备得到的阴离子表面活性剂‑骨炭悬浮液与层状氢氧化铁悬浮液混合，制得表面活性剂‑骨炭‑层状氢氧化铁三元活性体系。本发明还公开了上述方法制备得到的表面活性剂‑骨炭‑层状氢氧化铁三元反应体系及其应用。本发明通过阴离子表面活性剂对骨炭预改性，增加骨炭表面的负电荷，加强带正电荷的层状氢氧化铁与带负电荷的骨炭接触和电子传递，对污染物的去除更加高效。

技术领域

本发明涉及环境修复技术领域，特别涉及一种表面活性剂-骨炭-层状氢氧化铁三元反应体系及其制备方法和应用。

背景技术

层状氢氧化铁，也称绿锈，是一种高活性的Fe^II-Fe^III层状双氢氧化物，能对环境中的氯化溶剂(如三氯乙烯、四氯化碳等)、硝酸盐、硝基芳香族化合物等氧化性污染物具有良好的去除能力。绿锈的高还原活性来自于其晶体结构中大量的结构型二价铁及其独特的二价铁/三价铁活性点位。一方面，丰富的结构型二价铁能够为还原反应提供大量的电子。另一方面，二价铁/三价铁活性点位能够优化材料的导电性能，促进还原反应过程中的电子传递。研究表明骨炭能够催化绿锈快速降解氯代乙烯(CEs)，单独绿锈并不能降解CEs，而绿锈和骨炭体系能实现对CEs的快速脱氯是因为骨炭中的石墨化组分和醌基作为可以优化反应过程中的电子传递过程。绿锈和骨炭复合体系还原降解氯乙烯的产物为乙炔，没有产生其他含氯的副产物，可以用于处理真实的受污染的地下水。这种有效的绿锈-骨炭悬浮物注入土壤和地下水中之前，需要研究多种辅助技术优化材料在土壤和地下水的高度异质环境中的注入和传质以及加快对污染物的降解效率。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种表面活性剂-骨炭-层状氢氧化铁三元反应体系的制备方法，通过阴离子表面活性剂对骨炭预改性，增加骨炭表面的负电荷，加强带正电荷的层状氢氧化铁与带负电荷的骨炭接触和电子传递，同时改善悬浮液的流体性质，提高药剂在土壤和地下水介质中的传质效率，制备得到的表面活性剂-骨炭-层状氢氧化铁三元反应体系对污染物的去除更加高效。

本发明的另一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的表面活性剂-骨炭-层状氢氧化铁三元反应体系。

本发明的再一目的在于提供上述表面活性剂-骨炭-层状氢氧化铁三元反应体系的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种表面活性剂-骨炭-层状氢氧化铁三元反应体系的制备方法，包括以下步骤：

(1)在无氧的条件下，将阴离子表面活性剂溶液加入到固体骨炭中，充分混合，获得阴离子表面活性剂-骨炭悬浮液；

(2)在无氧的条件下，将步骤(1)制备得到的阴离子表面活性剂-骨炭悬浮液与层状氢氧化铁悬浮液混合，制得表面活性剂-骨炭-层状氢氧化铁三元活性体系。

优选的，步骤(1)所述阴离子表面活性剂溶液中的阴离子表面活性剂的质量浓度为0.02％～0.32％。

优选的，所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠中的一种以上。

优选的，所述阴离子表面活性剂与骨炭的质量比大于2.0且不超过32.0。

优选的，所述层状氢氧化铁悬浮液中的二价铁与骨炭的质量比大于0.01且不超过38.1，更优选的，所述层状氢氧化铁悬浮液中的二价铁与骨炭的质量比大于10且不超过20。

优选的，所述层状氢氧化铁悬浮液的制备过程如下：