[发明专利]纳米零价铁/镍铝双金属水滑石复合材料在还原硝酸盐氮中的应用

说明书

本发明公开了一种纳米零价铁/镍铝双金属水滑石复合材料在还原硝酸盐氮中的应用，所述纳米零价铁/镍铝双金属水滑石复合材料含有纳米零价铁和镍铝双金属水滑石，纳米零价铁原位生长在镍铝双金属水滑石上。本发明的纳米零价铁/镍铝双金属水滑石复合材料对硝酸盐氮具有高效的还原性能，并且还原产物氨的选择性高。

技术领域

本发明属于纳米零价铁功能化材料领域，具体涉及一种纳米零价铁/镍铝双金属水滑石复合材料在还原硝酸盐氮中的应用。

背景技术

随着社会经济的发展，工农业生产过程中产生的各类污染日益严重，特别是与人类生存与生活紧密相关的各种地下水与地表水污染，这对生态环境和人类健康都造成了极大威胁。硝酸盐是水体中氮污染物的主要存在形式，主要通过城市径流、农药使用、工业废物的不当排放、废物浸出等方式进入地下水和淡水湖泊。我国地下水硝酸盐污染问题也不可小觑。有研究人员曾检测过四川省德阳市地下水硝酸盐含量，发现其平均浓度已超过20mg·L^-1。世界卫生组织规定在生活饮用水中对硝酸盐氮的最大允许量≤50mg·L^-1，我国早在2007年便将饮用水中硝酸盐的限定值降至10mg·L^-1。硝酸盐浓度过高时，会导致水体中藻类的大量繁殖，并且转化为亚硝酸盐，威胁人类健康。因此研发高效、稳定的技术去除水中硝酸盐越来越受到研究人员的关注。

目前，针对水体硝酸盐氮污染，常见的处理技术主要包括反渗透、离子交换、生物脱氮、电催化和化学还原。其中，纳米零价铁材料具有低廉易得，反应活性好，无二次污染，还原性能好(还原电势-0.447V Fe/Fe(II))等优点，近年来受到了广泛的关注。但随着研究的深入，该类材料在使用中普遍存在一些问题：1)纳米颗粒分散性差，因重力、磁性等原因，颗粒易发生团聚；2)材料易钝化且稳定性较差，降低了其电子利用率以及材料重复使用效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纳米零价铁/镍铝双金属水滑石复合材料在还原硝酸盐氮中的应用，对硝酸盐氮具有高效的还原性能，并且还原产物氨的选择性高。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种纳米零价铁/镍铝双金属水滑石复合材料在还原硝酸盐氮中的应用，所述纳米零价铁/镍铝双金属水滑石复合材料含有纳米零价铁和镍铝双金属水滑石，纳米零价铁原位生长在镍铝双金属水滑石上。

作为优选的技术方案，所述纳米零价铁/镍铝双金属水滑石复合材料中，镍铝双金属水滑石的质量含量为9％-50％，纳米零价铁的质量含量为50％-91％。

作为优选的技术方案，所述纳米零价铁/镍铝双金属水滑石复合材料中，镍铝双金属水滑石的质量含量为25％-50％，纳米零价铁的质量含量为50％-75％。

作为优选的技术方案，所述纳米零价铁的粒径大小为30-50nm。

作为优选的技术方案，所述纳米零价铁/镍铝双金属水滑石复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将镍盐和铝盐混合溶解于水中，加入尿素作为沉淀剂，然后进行水热反应，将固体沉淀分离、洗涤、干燥，得到镍铝双金属水滑石；

(2)将步骤(1)得到的镍铝双金属水滑石分散于含有铁盐的溶液中，然后在惰性气体环境下加入还原剂进行液相还原反应，将固体沉淀分离、洗涤、干燥，得到纳米零价铁/镍铝双金属水滑石复合材料。

作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，水热反应温度为90-120℃。