[发明专利]一种吸附-载氧复合功能材料的制备方法及其在水体修复中的应用

说明书

本发明提供了一种吸附‑载氧复合功能材料的制备方法，包括以下步骤：将FeCl₃溶于乙醇水溶液中，加入中空介孔硅纳米微球，氮气除氧，搅拌均匀；缓慢滴加KBH₄溶液搅拌；离心分离、将沉淀进行洗涤后干燥，得中空介孔硅载纳米铁微球；取Ce(NO₃)₃溶液和沸石微球混合浸渍；取出后焙烧得CeO₂/沸石微球；将中空介孔硅载纳米铁微球和CeO₂/沸石微球混合，超声分散于Tris‑HCl缓冲液中；加入多巴胺，常温搅拌；离心分离、将沉淀进行洗涤后干燥，即得吸附‑载氧复合功能材料。本发明以纳米铁为原料，采用中空介孔硅微球进行负载，负载后更加稳定，以沸石微球负载CeO₂，二者混合后以多巴胺进行包覆，能够有效防止团聚，同时更加适合多种不同pH下的水体底泥，吸附效果及稳定性更好。

技术领域

本发明属于环境修复领域，具体涉及一种吸附-载氧复合功能材料的制备方法及其在水体修复中的应用。

背景技术

水环境污染是全球瞩目的环境问题之一，即使外源污染物输入得到有效控制，水环境内部常年累积的内源污染也会使得水体污染状态持续很长时间，同时受污染水体底部经常处于厌氧环境更加剧了底泥中累积的内源污染物向水中释放的风险。

底泥也称沉积物，是进入河流、湖泊等地表水体污染物的重要归宿和蓄积库，又是上覆水污染的内源。特别是当外源污染得到有效控制或者完全被截断之后，底泥会成为地表水体中污染物的重要来源。如何有效控制湖泊、水库等自然水体的内源污染释放已经成为当前世界范围内亟待解决的科学难题。同时，通常受污染水体中，由于水体透明度降低、底泥中的有机质包括沉降藻和植物碎屑等的腐烂分解消耗大量溶解氧等不利因素，导致水体内部经常处于厌氧或缺氧状态。

另一方面，铬及汞等重金属离子是冶金、金属加工、电镀、制药等行业必不可少的原料，于不能对这些行业产生的含铬废水进行有效的控制和合理排放，水体中常存在严重的重金属离子污染现象。

如何提供一种能有效吸附重金属离子，且能发挥多效治理受污染水体，达到高效且环保的水体修复作用的处理材料，是本领域当前亟待取得突破的技术难点之一。

发明内容

要解决的技术问题：本发明以纳米铁为原料，采用中空介孔硅微球进行负载，负载后更加稳定，以沸石微球负载CeO₂，二者混合后以多巴胺进行包覆，能够有效防止团聚，同时更加适合多种不同pH下的水体底泥，吸附效果及稳定性更好。

技术方案：一种吸附-载氧复合功能材料的制备方法，以重量份计，包括以下步骤：

(1)将1～2份FeCl₃溶于30～50份乙醇水溶液中，加入2～5份中空介孔硅纳米微球，氮气除氧15min，搅拌15～20min，混合均匀；

(2)在剧烈机械搅拌下，缓慢滴加5份KBH₄溶液，搅拌1～2h；

(3)离心分离、将沉淀进行洗涤后干燥，得中空介孔硅载纳米铁微球；

(4)取Ce(NO₃)₃溶液和沸石微球混合浸渍；

(5)取出后焙烧得CeO₂/沸石微球；

(6)将中空介孔硅载纳米铁微球和CeO₂/沸石微球混合，超声分散于Tris-HCl缓冲液中；

(7)加入多巴胺，常温搅拌2～8h；

(8)离心分离、将沉淀进行洗涤后干燥，即得吸附-载氧复合功能材料。

进一步的，所述步骤(1)中KBH₄溶液的浓度为0.537mol·L。

进一步的，所述步骤(4)中Ce(NO₃)₃溶液和沸石微球为以等体积浸渍，浸渍时间为1～2h。

进一步的，所述步骤(6)中中空介孔硅载纳米铁微球和CeO₂/沸石微球的质量比为3:(1～2)。