一种铁基纳米复合材料及其制备方法和应用

本发明属于生物铁基纳米材料，具体涉及一种铁基纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着重金属污染的日益加剧，废水中重金属的去除和处理也变得迫在眉睫。

2、纳米零价铁(nzvi)作为一种新型的环境修复材料，有着特殊的核壳结构，具有比表面积大、毒性小、成本低和易制备等优点，可通过化学还原和吸附沉淀的方式去除水中的重金属，在水环境修复领域受到广泛关注。但是nzvi在水中存在着易团聚、易钝化、易流失和电子选择性差的问题，使其在水原位修复和储存等方面上依然存在着局限性。为了解决上述问题，目前常选用树脂、硅土将nzvi固定化，以提高其反应效率，但制备得到的复合材料对废水中重金属去除能力仍旧较差，难以满足实际使用要求。因此，如何提高纳米零价铁对重金属离子的吸附性能成为本领域亟待解决的难题用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种铁基纳米复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法制备得到的铁基纳米复合材料能够快速且高效的去除农药废水中的重金属。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种铁基纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将二价铁盐、溶剂和螺旋藻混合，进行浸泡，分离后得到浸泡后的螺旋藻；

5、(2)将所述步骤(1)得到的浸泡后的螺旋藻依次与溶剂、分散剂和还原剂混合，进行还原反应，得到铁基纳米复合材料。

6、优选地，所述步骤(1)中二价铁盐为七水合硫酸亚铁。

7、优选地，所述步骤(1)中二价铁盐与螺旋藻的质量之比为(130～150)：1。

8、优选地，所述步骤(1)中浸泡的时间为12～24h，所述浸泡的温度为25～28℃。

9、优选地，所述步骤(2)中分散剂为聚乙二醇。

10、优选地，所述步骤(2)中还原剂为nabh4的水溶液。

11、优选地，所述步骤(1)中的螺旋藻与nabh4的质量之比为1：(3～4)。

12、优选地，所述步骤(1)中二价铁盐与步骤(2)中的还原剂的物质的量之比为1：(2～3)。

13、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的铁基纳米复合材料。

14、本发明还提供了上述技术方案所述铁基纳米复合材料在污水处理中的应用。

15、本发明提供了一种铁基纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：将二价铁盐、溶剂和螺旋藻混合，进行浸泡，分离后得到浸泡后的螺旋藻；将所述浸泡后的螺旋藻依次与溶剂、分散剂和还原剂混合，进行还原反应，得到铁基纳米复合材料。本发明采用浸泡后液相还原方法合成了螺旋藻负载纳米零价铁复合材料，利用螺旋藻作为基体分散纳米零价铁，避免了纳米零价铁的团聚，从而进一步提高了纳米零价铁对重金属离子的吸附性能；在去除重金属离子时，螺旋藻可以吸附污水中重金属离子，纳米零价铁通过吸附、化学络合、沉淀以及氧化还原等方式对污水中重金属污染物起到去除的效果，从而实现重金属离子的高效去除。实施例的结果显示，采用本发明的制备方法制备的铁基纳米复合材料在动态条件下的去除率高于静态(2～8倍)；对cd(ii)的去除最佳ph为6.5，对zn(ii)和cu(ii)的去除最佳ph为8；使用xps对吸附前后的sp.@nzvi进行表征，发现材料对cd(ii)、zn(ii)和cu(ii)的去除主要通过静电吸附、络合、化学沉淀和还原作用实现的。

技术特征：

1.一种铁基纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中二价铁盐为七水合硫酸亚铁。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中二价铁盐与螺旋藻的质量之比为(130～150)：1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中浸泡的时间为12～24h，所述浸泡的温度为25～28℃。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中分散剂为聚乙二醇。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中还原剂为nabh4的水溶液。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的螺旋藻与nabh4的质量之比为1：(3～4)。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中二价铁盐与步骤(2)中的还原剂的物质的量之比为1：(2～3)。

9.权利要求1～8任意一项所述制备方法制备得到的铁基纳米复合材料。

10.权利要求9所述铁基纳米复合材料在污水处理中的应用。

技术总结
本发明提供了一种铁基纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：将二价铁盐、溶剂和螺旋藻混合，进行浸泡，分离后得到浸泡后的螺旋藻；将所述浸泡后的螺旋藻依次与溶剂、分散剂和还原剂混合，进行还原反应，得到铁基纳米复合材料。本发明采用浸泡后液相还原方法合成了螺旋藻负载纳米零价铁复合材料，利用螺旋藻作为基体分散纳米零价铁，避免了纳米零价铁的团聚，从而进一步提高了纳米零价铁对重金属离子的吸附性能；在去除重金属离子时，螺旋藻可以吸附污水中重金属离子，纳米零价铁通过吸附、化学络合、沉淀以及氧化还原等方式对污水中重金属污染物起到去除的效果，从而实现重金属离子的高效去除。

技术研发人员：崔江虎,钱灿灿
受保护的技术使用者：广东省科学院生态环境与土壤研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22