一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法及其应用的制作方法
【专利摘要】一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法及其应用，属于纳米材料及废水处理领域。所述制备方法其特征在于，室温条件下以废弃物葡萄籽提取液作为分散剂和抗氧化剂制备纳米零价铁颗粒，通过本发明方法所制备的纳米零价铁颗粒具有良好的分散性和稳定性。本发明制备的纳米零价铁颗粒用于催化降解废水中的活性染料，染料废水pH＝2～10的条件下，对偶氮类染料活性艳红K-2G在9min内降解98％以上，对蒽醌类染料活性艳蓝KN-R在30min内降解95％以上，对环境适应性强，降解效率高。本发明所述方法工艺简单，经济高效，实现了葡萄籽的资源化利用，合成的纳米零价铁具有极强的活性，具有广泛的应用前景。
【专利说明】一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料及废水处理领域，涉及一种利用葡萄酒行业副产品绿色合成纳米零价铁的方法以及其应用，具体涉及一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法及其在催化降解废水中染料的应用。
【背景技术】
[0002]我国是世界上的染料工业大国，年产染料超过百万吨，居世界首位。据统计，在生产和处理过程中，约有10?15%的染料以废水形式排放到环境中。据统计，偶氮类染料在染料工业的应用占有60?70%的比重，蒽醌类染料有四百多个品种，在染料工业的应用也占有很重要的地位。由于偶氮及蒽醌类染料化学性和光化学稳定性高，进入水体后难以自然降解，致使受污染水域色度增加，影响入射光线量，进而影响到水生动植物的正常生命活动，破坏水体的生态平衡。更为重要的是，染料多为有毒物质，具有“三致”(即致癌、致畸、致突变)效应，若染料废水未经处理或处理不达标排放到环境中，对人类和其他生物的健康构成极大的威胁。因此高效地处理偶氮和蒽醌类染料废水迫在眉睫。
[0003]近年来，纳米零价铁因具有较强的还原性以及相对的环境友好性，使纳米零价铁在废水处理方面得到广泛应用。目前，实验室中纳米零价铁的制备方法主要是液相还原法。利用强还原剂(硼氢化钠(NaBH4)、硼氢化钾(KBH4)等)将溶液中的亚铁离子或铁离子还原成单质铁。然而，有报道指出，裸露的纳米零价铁因强还原性、分子间的范德华力和自身磁力的作用，易被氧化，而且团聚现象严重，使其活性大大降低。因此，为了减少纳米零价铁的团聚并强化其稳定性，在还原反应中，往往需要加入分散剂，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、羧甲基纤维素(CMC)、四氢呋喃(THF)等对单质铁粒子进行改性，增强其分散性，防止团聚，从而合成纳米零价铁。但化学试剂的使用提高了合成成本，且对环境有害。
[0004]葡萄在全世界种植面积很广，其根、藤、叶皆可入药，但葡萄籽是葡萄鲜食、榨汁和葡萄酿酒业的废弃部分。据统计，每年约有上百万吨的葡萄籽产生。若将葡萄籽直接当做垃圾填埋或丢弃，不仅造成资源的浪费，而且会对环境产生污染。有研究表明，葡萄籽中多酚类物质含量达5?8%。多酚类物质是一种天然的抗氧化剂，具有极强的抗氧化能力，可用于制备纳米零价铁，表现出良好的分散性和抗氧化性。基于上述，本发明提出了葡萄籽提取液取代PVP、CMC、THF等化学物质作为分散剂和抗氧化剂合成纳米零价铁的方法。在本发明之前，未发现有应用葡萄籽提取液作为分散剂和抗氧化剂合成纳米零价铁的报道。
[0005]本发明利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁，并应用于染料废水的催化降解，不仅开拓了葡萄籽的资源化利用，降低了纳米零价铁的合成成本，同时合成的纳米零价铁对以偶氮类和蒽醌类为代表染料废水具有高效的降解能力，具有广泛的应用前景。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种纳米零价铁的合成方法，特别是涉及一种纳米零价铁的绿色合成方法。在液态还原反应前加入葡萄籽提取液作为分散剂，达到防止纳米零价铁团聚的效果，使合成的纳米零价铁粒径小，分散均匀，同时作为抗氧化剂，在合成和使用的过程中有效阻止纳米零价铁被氧化。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法，其特征在于，包括，
[0009](I)将葡萄籽清洗后，于105°C干燥24h ；
[0010](2)将所述干燥后的葡萄籽粉碎，筛分至300?600 μ m，得到葡萄籽粉末；
[0011](3)按照每10mL蒸馏水中加入3g所述葡萄籽粉末的标准制得葡萄籽溶液；
[0012](4)将所述葡萄籽溶液经超声加热后，真空抽滤，再经0.45 μ m滤膜过滤，得到葡萄籽提取液；
[0013](5)室温条件下，将所述葡萄籽提取液与可溶性二价或三价铁盐溶液混合，搅拌均匀，得到铁盐-葡萄籽提取液混合溶液；
[0014](6)将硼氢化物溶液缓慢加入所述铁盐-葡萄籽提取液混合溶液中，边加边搅拌，所述硼氢化物溶液和铁盐-葡萄籽提取液混合溶液迅速变为黑色并产生气泡，搅拌至没有气泡产生，即得到利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁悬浮溶液；
[0015](7)磁选法从得到的所述利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁悬浮溶液中选出纳米零价铁颗粒，再经蒸馏水、有机溶剂充分洗涤，离心后倾倒上清液，将离心后得到的固体在_45°C抽真空条件下，冷冻干燥，即得到利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁颗粒，密封保存。
[0016]室温条件下，以葡萄籽提取液作为分散剂和抗氧化剂，以硼氢化物作为还原剂。
[0017]步骤4所述的超声功率为100?250W，超声时间为30?60min，加热温度为20?50。。。
[0018]步骤5所述的可溶性二价铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁或三者任意组合，二价铁离子浓度为0.01?0.lmol/L ;所述的可溶性三价铁盐为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁或三者任意组合，三价铁离子浓度为0.01?0.lmol/L ;所述的铁盐-葡萄籽提取液混合溶液中葡萄籽的质量分数为0.1?0.5wt%。
[0019]步骤6所述的硼氢化物为硼氢化钾或硼氢化钠；所述的混合的硼氢化物溶液与铁盐-葡萄籽提取液中Fe27Fe3+:BH4_的摩尔比例为1:2?1: 4。
[0020]步骤7所述的有机溶剂为乙醇或丙酮。
[0021 ] 催化降解废水中以活性艳红K-2G为代表的偶氮类染料和活性艳蓝KN-R为代表的蒽醌类染料。
[0022]室温条件下，将所述一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁加入含活性艳红K-2G或活性艳蓝KN-R染料的废水中，振荡或搅拌至染料不再降解，即染料溶液吸光度不再变化，过滤分离，滤液调至中性后排放。
[0023]所述的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的用量为I?5mg/L ;所述的染料废水的pH为2?10。
[0024]所述的废水中活性艳红K-2G染料的浓度为500?2000mg/L，活性艳蓝KN-R染料的浓度为250?1250mg/L。
[0025]本发明的有益效果是:
[0026]1、与传统的化学合成方法中应用PVP、CMC、THF等作为分散剂相比，本发明所述的利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法效果好，成本低，对环境无害。
[0027]2、本发明所述的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法，不仅减少了环境污染，还实现了废弃物葡萄籽的再利用，增加了葡萄酒行业的附加值。
[0028]3、本发明所合成的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁在9min内即可完成对废水中偶氮染料活性艳红K-2G的降解，降解效率在98%以上，且在各种pH条件下均有较好的降解效果，对环境适应性强。
[0029]4、本发明所合成的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁在30min内即可完成对废水中蒽醌类染料活性艳蓝KN-R的降解，降解效率在95%以上，且在各种pH条件下均有较好的降解效果，对环境适应性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明所合成的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的扫描电镜SEM图；
[0031]图2为本发明所合成的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的X射线衍射XRD谱图；
[0032]图3为实施例1中一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁降解废水中活性艳红K-2G染料的降解曲线；
[0033]图4为实施例2中一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁降解废水中活性艳红K-2G染料的降解曲线；
[0034]图5为实施例3中一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁降解废水中活性艳红K-2G染料的降解曲线；
[0035]图6为实施例4中一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁降解废水中活性艳红K-2G染料的降解曲线；
[0036]图7为实施例5中一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁降解废水中活性艳红K-2G染料的降解曲线；
[0037]图8为实施例6中一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁对废水中活性艳蓝KN-R染料的降解曲线；
[0038]图9为实施例7中一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁对废水中活性艳蓝KN-R染料的降解曲线；
[0039]图10为实施例8中一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁对废水中活性艳蓝KN-R染料的降解曲线；
[0040]图11为实施例9中一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁对废水中活性艳蓝KN-R染料的降解曲线；
[0041]图12为实施例10中一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁对废水中活性艳蓝KN-R染料的降解曲线。
【具体实施方式】
[0042]下面结合具体实施例来对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于实施例。
[0043]实施例1
[0044](I)将葡萄籽清洗后，于105°C干燥24h。
[0045](2)将干燥后的葡萄籽粉碎，筛分至300?600 μ m,得到葡萄籽粉末。
[0046](3)按照每10mL蒸馏水中加入3g葡萄籽粉末的标准制得葡萄籽溶液。
[0047](4)葡萄籽溶液在20°C，超声功率250W的条件下，经超声60min后，用真空抽滤，再经0.45 μ m滤膜过滤，得到葡萄籽提取液。
[0048](5)室温条件下，将葡萄籽提取液与0.01mol/L氯化亚铁溶液混合，搅拌均匀，得到氯化亚铁-葡萄籽提取液混合溶液，其中氯化亚铁-葡萄籽提取液混合溶液中葡萄籽的质量分数为0.lwt%。
[0049](6)按照Fe2+:BH4的摩尔比例为1:2的条件，将硼氢化钠溶液缓慢加入上述氯化亚铁-葡萄籽提取液混合溶液中，边加边搅拌，溶液迅速变为黑色并产生气泡，搅拌至没有气泡产生，即得到利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁悬浮溶液。
[0050](7)磁选法从所述纳米零价铁悬浮溶液中选出纳米零价铁，再经蒸馏水、乙醇充分洗涤，离心后倾倒上清液，冷冻干燥，即得到纳米零价铁，密封保存。
[0051]将本实施例合成的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁用于催化降解废水中的活性艳红K-2G染料。室温条件下，向50mL、pH = 2、含有500mg/L活性艳红K-2G的废水中加入本实施例合成的纳米零价铁，纳米零价铁的用量为lmg/L，振荡或搅拌至活性艳红K-2G染料不再降解，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成纳米零价铁对活性艳红K-2G染料的催化降解。
[0052]本实施例中，纳米零价铁在7min内完成了对废水中活性艳红K_2G染料的催化降解，降解效率高达98.70%。图3为本实施例合成的纳米零价铁对废水中活性艳红K-2G染料的降解曲线。
[0053]实施例2
[0054](I)将葡萄籽清洗后，于105°C干燥24h。
[0055](2)将干燥后的葡萄籽粉碎，筛分至300?600 μ m,得到葡萄籽粉末。
[0056](3)按照每10mL蒸馏水中加入3g葡萄籽粉末的标准制得葡萄籽溶液。
[0057](4)葡萄籽溶液在30°C，超声功率200W的条件下，经超声50min后，用真空抽滤，再经0.45 μ m滤膜过滤，得到葡萄籽提取液。
[0058](5)室温条件下，将葡萄籽提取液与0.03mol/L硫酸铁溶液混合，搅拌均匀，得到硫酸铁-葡萄籽提取液混合溶液，其中硫酸铁-葡萄籽提取液混合溶液中葡萄籽的质量分数为 0.2wt% ο
[0059](6)按照Fe3+:BH4_的摩尔比例为1:2.5的条件，将硼氢化钠溶液缓慢加入上述硫酸铁-葡萄籽提取液混合溶液中，边加边搅拌，溶液迅速变为黑色并产生气泡，搅拌至没有气泡产生，即得到利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁悬浮溶液。
[0060](7)磁选法从所述利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁悬浮溶液中选出纳米零价铁，再经蒸馏水、丙酮充分洗涤，离心后倾倒上清液，_45°C抽真空条件下，冷冻干燥，即得到纳米零价铁，密封保存。
[0061]将本实施例合成的纳米零价铁用于催化降解废水中的活性艳红K-2G染料。室温条件下，向50mL、pH = 4、含有750mg/L活性艳红K-2G的废水中加入本实施例合成的纳米零价铁，纳米零价铁的用量为2mg/L，振荡或搅拌至活性艳红K-2G染料不再降解，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成纳米零价铁对活性艳红K-2G染料的催化降解。
[0062]本实施例中，纳米零价铁在7min内完成了对废水中活性艳红K_2G染料的催化降解，降解效率高达98.71 %。图4为本实施例合成的纳米零价铁对废水中活性艳红K-2G染料的降解曲线。
[0063]实施例3
[0064](I)将葡萄籽清洗后，于105°C干燥24h。
[0065](2)将干燥后的葡萄籽粉碎，筛分至300?600 μ m,得到葡萄籽粉末。
[0066](3)按照每10mL蒸馏水中加入3g葡萄籽粉末的标准制得葡萄籽溶液。
[0067](4)葡萄籽溶液在40°C，超声功率150W的条件下，经超声40min后，用真空抽滤，再经0.45 μ m滤膜过滤，得到葡萄籽提取液。
[0068](5)室温条件下，将葡萄籽提取液与Fe2+浓度为0.05mol/L的氯化亚铁与硫酸亚铁的混合溶液混合，搅拌均匀，得到氯化亚铁、硫酸亚铁-葡萄籽提取液混合溶液，其中氯化亚铁、硫酸亚铁-葡萄籽提取液混合溶液中葡萄籽的质量分数为0.3wt%。
[0069](6)按照Fe2+:BH4_的摩尔比例为1:3的条件，将硼氢化钾溶液缓慢加入上述氯化亚铁、硫酸亚铁-葡萄籽提取液混合溶液中，边加边搅拌，溶液迅速变为黑色并产生气泡，搅拌至没有气泡产生，即得到利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁悬浮溶液。
[0070](7)磁选法选出纳米零价铁，再经蒸馏水、乙醇充分洗涤，离心后倾倒上清液，_45°C抽真空条件下，冷冻干燥，即得到纳米零价铁，密封保存。
[0071]将本实施例合成的纳米零价铁用于催化降解废水中的活性艳红K-2G染料。室温条件下，向50mL、pH = 6、含有1000mg/L活性艳红K-2G的废水中加入本实施例合成的纳米零价铁，利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的用量为3mg/L，振荡或搅拌至活性艳红K-2G染料不再降解，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成纳米零价铁对活性艳红K-2G染料的催化降解。
[0072]本实施例中，纳米零价铁在8min内完成了对废水中活性艳红K_2G染料的催化降解，降解效率高达98.80%。图6为本实施例合成的纳米零价铁对废水中活性艳红K-2G染料的降解曲线。
[0073]实施例4
[0074](I)将葡萄籽清洗后，于105°C干燥24h。
[0075](2)将干燥后的葡萄籽粉碎，筛分至300?600 μ m,得到葡萄籽粉末。
[0076](3)按照每10mL蒸馏水中加入3g葡萄籽粉末的标准制得葡萄籽溶液。
[0077](4)葡萄籽溶液在45°C，超声功率125W的条件下，经超声35min后，用真空抽滤，再经0.45 μ m滤膜过滤，得到葡萄籽提取液。
[0078](5)室温条件下，将葡萄籽提取液与Fe3+浓度为0.08mol/L的硫酸铁与硝酸铁的混合溶液混合，搅拌均匀，得到硫酸铁、硝酸铁-葡萄籽提取液混合溶液，其中硫酸铁、硝酸铁-葡萄籽提取液混合溶液中葡萄籽的质量分数为0.4wt%。
[0079](6)按照Fe3+:BH4_的摩尔比例为1:3.5的条件，将硼氢化钾溶液缓慢加入上述硫酸铁、硝酸铁-葡萄籽提取液混合溶液中，边加边搅拌，溶液迅速变为黑色并产生气泡，搅拌至没有气泡产生，即得到利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁悬浮溶液。
[0080](7)磁选法选出纳米零价铁，再经蒸馏水、丙酮充分洗涤，离心后倾倒上清液，_45°C抽真空条件下，冷冻干燥，即得到纳米零价铁，密封保存。
[0081]将本实施例合成的纳米零价铁用于催化降解废水中的活性艳红K-2G染料。室温条件下，向50mL、pH = 8、含有1500mg/L活性艳红K-2G的废水中加入本实施例合成的纳米零价铁，利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的用量为4mg/L，振荡或搅拌至活性艳红K-2G染料不再降解，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成纳米零价铁对活性艳红K-2G染料的催化降解。
[0082]本实施例中，纳米零价铁在8min内完成了对废水中活性艳红K_2G染料的催化降解，降解效率高达98.77%。图7为本实施例合成的纳米零价铁对废水中活性艳红K-2G染料的降解曲线。
[0083]实施例5
[0084](I)将葡萄籽清洗后，于105°C干燥24h。
[0085](2)将干燥后的葡萄籽粉碎，筛分至300?600 μ m,得到葡萄籽粉末。
[0086](3)按照每10mL蒸馏水中加入3g葡萄籽粉末的标准制得葡萄籽溶液。
[0087](4)葡萄籽溶液在50°C，超声功率100W的条件下，经超声30min后，用真空抽滤，再经0.45 μ m滤膜过滤，得到葡萄籽提取液。
[0088](5)室温条件下，将葡萄籽提取液与Fe2+浓度为0.lmol/L的氯化亚铁、硫酸亚铁与硝酸亚铁的混合溶液混合，搅拌均匀，得到氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁-葡萄籽提取液混合溶液，其中氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁-葡萄籽提取液混合溶液中葡萄籽的质量分数为0.5wt%。
[0089](6)按照Fe2+:BH4_的摩尔比例为1:4的条件，将硼氢化钾溶液缓慢加入上述氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁-葡萄籽提取液混合溶液中，边加边搅拌，溶液迅速变为黑色并产生气泡，搅拌至没有气泡产生，即得到利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁悬浮溶液。
[0090](7)磁选法选出纳米零价铁，再经蒸馏水、乙醇充分洗涤，离心后倾倒上清液，_45°C抽真空条件下，冷冻干燥，即得到利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁，密封保存。
[0091]将本实施例合成的纳米零价铁用于催化降解废水中的活性艳红K-2G染料。室温条件下，向50mL、pH = 10、含有2000mg/L活性艳红K-2G的废水中加入本实施例合成的纳米零价铁，纳米零价铁的用量为5mg/L，振荡或搅拌至活性艳红K-2G染料不再降解，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成纳米零价铁对活性艳红K-2G染料的催化降解。
[0092]本实施例中，纳米零价铁在9min内完成了对废水中活性艳红K_2G染料的催化降解，降解效率高达98.40%。图8为本实施例合成的纳米零价铁对废水中活性艳红K-2G染料的降解曲线。
[0093]实施例6
[0094](I)将葡萄籽清洗后，于105°C干燥24h。
[0095](2)将干燥后的葡萄籽粉碎，筛分至300?600 μ m,得到葡萄籽粉末。
[0096](3)按照每10mL蒸馏水中加入3g葡萄籽粉末的标准制得葡萄籽溶液。
[0097](4)葡萄籽溶液在50°C，超声功率100W的条件下，经超声30min后，用真空抽滤，再经0.45 μ m滤膜过滤，得到葡萄籽提取液。
[0098](5)室温条件下，将葡萄籽提取液与0.lmol/L硝酸铁溶液混合，搅拌均匀，得到硝酸铁-葡萄籽提取液混合溶液，其中硝酸铁-葡萄籽提取液混合溶液中葡萄籽的质量分数为 0.1wt % ο
[0099](6)按照Fe3+:BH4_的摩尔比例为1:2的条件，将硼氢化钾溶液缓慢加入上述硝酸铁-葡萄籽提取液混合溶液中，边加边搅拌，溶液迅速变为黑色并产生气泡，搅拌至没有气泡产生，即得到利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁悬浮溶液。
[0100](7)磁选法选出纳米零价铁，再经蒸馏水、丙酮充分洗涤，离心后倾倒上清液，_45°C抽真空条件下，冷冻干燥，即得到纳米零价铁，密封保存。
[0101]将本实施例合成的纳米零价铁用于催化降解废水中的活性艳蓝KN-R染料。室温条件下，向50mL、pH = 2、含有250mg/L活性艳蓝KN-R的废水中加入本实施例合成的纳米零价铁，纳米零价铁的用量为lmg/L，振荡或搅拌至活性艳蓝KN-R染料不再降解，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成纳米零价铁对活性艳蓝KN-R染料的催化降解。
[0102]本实施例中，纳米零价铁在15min内完成了对废水中活性艳蓝KN-R染料的催化降解，降解效率高达97.83%。图9为本实施例合成的纳米零价铁对废水中活性艳蓝KN-R染料的降解曲线。
[0103]实施例7
[0104](I)将葡萄籽清洗后，于105°C干燥24h。
[0105](2)将干燥后的葡萄籽粉碎，筛分至300?600 μ m,得到葡萄籽粉末。
[0106](3)按照每10mL蒸馏水中加入3g葡萄籽粉末的标准制得葡萄籽溶液。
[0107](4)葡萄籽溶液在45°C，超声功率125W的条件下，经超声35min后，用真空抽滤，再经0.45 μ m滤膜过滤，得到葡萄籽提取液。
[0108](5)室温条件下，将葡萄籽提取液与0.08mol/L硫酸亚铁溶液混合，搅拌均匀，得到硫酸亚铁-葡萄籽提取液混合溶液，其中硫酸亚铁-葡萄籽提取液混合溶液中葡萄籽的质量分数为0.2wt%。
[0109](6)按照Fe2+:BH4_的摩尔比例为1:2.5的条件，将硼氢化钾溶液缓慢加入上述硫酸亚铁-葡萄籽提取液混合溶液中，边加边搅拌，溶液迅速变为黑色并产生气泡，搅拌至没有气泡产生，即得到纳米零价铁悬浮溶液。
[0110](7)磁选法选出纳米零价铁，再经蒸馏水、乙醇充分洗涤，离心后倾倒上清液，_45°C抽真空条件下，冷冻干燥，即得到纳米零价铁，密封保存。
[0111]将本实施例合成的纳米零价铁用于催化降解废水中的活性艳蓝KN-R染料。室温条件下，向50mL、pH = 4、含有500mg/L活性艳蓝KN-R的废水中加入本实施例合成的纳米零价铁，纳米零价铁的用量为2mg/L，振荡或搅拌至活性艳蓝KN-R染料不再降解，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成纳米零价铁对活性艳蓝KN-R染料的催化降解。
[0112]本实施例中，纳米零价铁在15min内完成了对废水中活性艳蓝KN-R染料的催化降解，降解效率高达97.93%。图4为本实施例合成的纳米零价铁对废水中活性艳蓝KN-R染料的降解曲线。
[0113]实施例8
[0114](I)将葡萄籽清洗后，于105°C干燥24h。
[0115](2)将干燥后的葡萄籽粉碎，筛分至300?600 μ m，得到葡萄籽粉末。
[0116](3)按照每10mL蒸馏水中加入3g葡萄籽粉末的标准制得葡萄籽溶液。
[0117](4)葡萄籽溶液在40°C，超声功率150W的条件下，经超声40min后，用真空抽滤，再经0.45 μ m滤膜过滤，得到葡萄籽提取液。
[0118](5)室温条件下，将葡萄籽提取液与Fe3+浓度为0.05mol/L的氯化铁与硝酸铁的混合溶液混合，搅拌均匀，得到氯化铁、硝酸铁-葡萄籽提取液混合溶液，其中氯化铁、硝酸铁-葡萄籽提取液混合溶液中葡萄籽的质量分数为0.3wt%。
[0119](6)按照Fe3+:BH4_的摩尔比例为1:3的条件，将硼氢化钠溶液缓慢加入上述氯化铁、硝酸铁-葡萄籽提取液混合溶液中，边加边搅拌，溶液迅速变为黑色并产生气泡，搅拌至没有气泡产生，即得到纳米零价铁悬浮溶液。
[0120](7)磁选法选出纳米零价铁，再经蒸馏水、丙酮充分洗涤，离心后倾倒上清液，_45°C抽真空条件下，冷冻干燥，即得到纳米零价铁，密封保存。
[0121]将本实施例合成的纳米零价铁用于催化降解废水中的活性艳蓝KN-R染料。室温条件下，向50mL、pH = 6、含有750mg/L活性艳蓝KN-R的废水中加入本实施例合成的纳米零价铁，纳米零价铁的用量为3mg/L，振荡或搅拌至活性艳蓝KN-R染料不再降解，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成纳米零价铁对活性艳蓝KN-R染料的催化降解。
[0122]本实施例中，纳米零价铁在20min内完成了对废水中活性艳蓝KN-R染料的催化降解，降解效率高达97.78%。图10为本实施例合成的纳米零价铁对废水中活性艳蓝KN-R染料的降解曲线。
[0123]实施例9
[0124](I)将葡萄籽清洗后，于105°C干燥24h。
[0125](2)将干燥后的葡萄籽粉碎，筛分至300?600 μ m,得到葡萄籽粉末。
[0126](3)按照每10mL蒸馏水中加入3g葡萄籽粉末的标准制得葡萄籽溶液。
[0127](4)葡萄籽溶液在30°C，超声功率200W的条件下，经超声50min后，用真空抽滤，再经0.45 μ m滤膜过滤，得到葡萄籽提取液。
[0128](5)室温条件下，将葡萄籽提取液与Fe2+浓度为0.03mol/L的硫酸亚铁与硝酸亚铁的混合溶液混合，搅拌均匀，得到硫酸亚铁、硝酸亚铁-葡萄籽提取液混合溶液，其中硫酸亚铁、硝酸亚铁-葡萄籽提取液混合溶液中葡萄籽的质量分数为0.4wt%。
[0129](6)按照Fe2+:BH4_的摩尔比例为1:3.5的条件，将硼氢化钠溶液缓慢加入上述硫酸亚铁、硝酸亚铁-葡萄籽提取液混合溶液中，边加边搅拌，溶液迅速变为黑色并产生气泡，搅拌至没有气泡产生，即得到纳米零价铁悬浮溶液。
[0130](7)磁选法选出纳米零价铁，再经蒸馏水、乙醇充分洗涤，离心后倾倒上清液，_45°C抽真空条件下，冷冻干燥，即得到纳米零价铁，密封保存。
[0131]将本实施例合成的纳米零价铁用于催化降解废水中的活性艳蓝KN-R染料。室温条件下，向50mL、pH = 8、含有1000mg/L活性艳蓝KN-R的废水中加入本实施例合成的纳米零价铁，纳米零价铁的用量为4mg/L，振荡或搅拌至活性艳蓝KN-R染料不再降解，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成纳米零价铁对活性艳蓝KN-R染料的催化降解。
[0132]本实施例中，纳米零价铁在20min内完成了对废水中活性艳蓝KN-R染料的催化降解，降解效率高达98.43%。图11为本实施例合成的纳米零价铁对废水中活性艳蓝KN-R染料的降解曲线。
[0133]实施例10
[0134](I)将葡萄籽清洗后，于105°C干燥24h。
[0135](2)将干燥后的葡萄籽粉碎，筛分至300?600 μ m,得到葡萄籽粉末。
[0136](3)按照每10mL蒸馏水中加入3g葡萄籽粉末的标准制得葡萄籽溶液。
[0137](4)葡萄籽溶液在20°C，超声功率250W的条件下，经超声60min后，用真空抽滤，再经0.45 μ m滤膜过滤，得到葡萄籽提取液。
[0138](5)室温条件下，将葡萄籽提取液与Fe3+浓度为0.0 lmol/L的氯化铁、硫酸铁与硝酸铁的混合溶液混合，搅拌均匀，得到氯化铁、硫酸铁和硝酸铁-葡萄籽提取液混合溶液，其中氯化铁、硫酸铁和硝酸铁-葡萄籽提取液混合溶液中葡萄籽的质量分数为0.5wt%。
[0139](6)按照Fe3+:BH4_的摩尔比例为1:4的条件，将硼氢化钠溶液缓慢加入上述氯化铁、硫酸铁、硝酸铁-葡萄籽提取液混合溶液中，边加边搅拌，溶液迅速变为黑色并产生气泡，搅拌至没有气泡产生，即得到纳米零价铁悬浮溶液。
[0140](7)磁选法选出纳米零价铁，再经蒸馏水、丙酮充分洗涤，离心后倾倒上清液，_45°C抽真空条件下，冷冻干燥，即得到纳米零价铁，密封保存。
[0141]将本实施例合成的纳米零价铁用于催化降解废水中的活性艳蓝KN-R染料。室温条件下，向50mL、pH = 10、含有1250mg/L活性艳蓝KN-R的废水中加入本实施例合成的纳米零价铁，纳米零价铁的用量为5mg/L，振荡或搅拌至活性艳蓝KN-R染料不再降解，过滤分离，滤液调至中性后排放，完成纳米零价铁对活性艳蓝KN-R染料的催化降解。
[0142]本实施例中，纳米零价铁在30min内完成了对废水中活性艳蓝KN-R染料的催化降解，降解效率高达95.27%。图12为本实施例合成的纳米零价铁对废水中活性艳蓝KN-R染料的降解曲线。
【权利要求】
1.一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法，其特征在于，包括， (1)将葡萄籽清洗后，于105°c干燥24h； (2)将所述干燥后的葡萄籽粉碎，筛分至300?600μ m,得到葡萄籽粉末； (3)按照每10mL蒸馏水中加入3g所述葡萄籽粉末的标准制得葡萄籽溶液； (4)将所述葡萄籽溶液经超声加热后，真空抽滤，再经0.45 μ m滤膜过滤，得到葡萄籽提取液； (5)室温条件下，将所述葡萄籽提取液与可溶性二价或三价铁盐溶液混合，搅拌均匀，得到铁盐-葡萄籽提取液混合溶液； (6)将硼氢化物溶液缓慢加入所述铁盐-葡萄籽提取液混合溶液中，边加边搅拌，所述硼氢化物溶液和铁盐-葡萄籽提取液混合溶液迅速变为黑色并产生气泡，搅拌至没有气泡产生，即得到利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁悬浮溶液； (7)磁选法从得到的所述利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁悬浮溶液中选出纳米零价铁颗粒，再经蒸馏水、有机溶剂充分洗涤，离心后倾倒上清液，将离心后得到的固体在_45°C抽真空条件下，冷冻干燥，即得到利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁颗粒，密封保存。
2.根据权利要求1所述的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法，其特征在于，室温条件下，以葡萄籽提取液作为分散剂和抗氧化剂，以硼氢化物作为还原剂。
3.根据权利要求1所述的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法，其特征在于，步骤(4)所述的超声功率为100?250W，超声时间为30?60min，加热温度为20?50°C。
4.根据权利要求1所述的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法，其特征在于，步骤(5)所述的可溶性二价铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁或三者任意组合，二价铁离子浓度为0.01?0.lmol/L ;所述的可溶性三价铁盐为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁或三者任意组合，三价铁离子浓度为0.01?0.lmol/L ;所述的铁盐-葡萄籽提取液混合溶液中葡萄籽的质量分数为0.1?0.5wt%。
5.根据权利要求1所述的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法，其特征在于，步骤(6)所述的硼氢化物为硼氢化钾或硼氢化钠；所述的混合的硼氢化物溶液与铁盐-葡萄籽提取液中Fe2VFe3+:BH4_的摩尔比例为1:2?1:4。
6.根据权利要求1所述的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的方法，其特征在于，步骤(7)所述的有机溶剂为乙醇或丙酮。
7.根据权利要求1所述方法制备的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁用于水处理的方法，其特征在于，催化降解废水中以活性艳红K-2G为代表的偶氮类染料和活性艳蓝KN-R为代表的蒽醌类染料。
8.根据权利要求7所述的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁用于水处理的方法，其特征在于，室温条件下，将所述一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁加入含活性艳红K-2G或活性艳蓝KN-R染料的废水中，振荡或搅拌至染料不再降解，即染料溶液吸光度不再变化，过滤分离，滤液调至中性后排放。
9.根据权利要求7所述的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁用于水处理的方法，其特征在于，所述的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁的用量为I?5mg/L ;所述的染料废水的pH为2?10。
10.根据权利要求7所述的一种利用葡萄籽绿色合成纳米零价铁用于水处理的方法，其特征在于，所述的废水中活性艳红K-2G染料的浓度为500?2000mg/L，活性艳蓝KN-R染料的浓度为250?1250mg/L。
【文档编号】B22F9/24GK104174870SQ201410436735
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】高景峰, 李洪禹, 司春英 申请人:北京工业大学