[发明专利]一种纳米零价铁双金属悬浮液的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米零价铁双金属悬浮液的制备方法，包括以下步骤：(1)将羧甲基纤维素钠置于水浴锅中密封加热，持续搅拌至羧甲基纤维素钠溶解，待冷却后通N₂脱氧处理，得到多糖稳定剂溶液；(2)通N₂条件下，将多糖稳定剂溶液与FeSO₄溶液混合，再滴加NaBH₄溶液搅拌进行液相还原反应，形成纳米铁悬浮溶液；(3)通N₂条件下，将NiSO₄溶液加入纳米铁悬浮溶液中进行置换反应，得到纳米零价铁双金属悬浮液。本发明所制备的纳米零价铁双金属悬浮液在原位修复地下水过程中具有迁移距离长、反应活性高、不易团聚等优点，有效提高了纳米铁的修复效率。

技术领域

本发明涉及金属纳米制备技术领域，尤其涉及一种纳米零价铁双金属悬浮液的制备方法。

背景技术

随着人类工业和经济的高速发展，水资源环境正面临着越来越严峻的污染形势，很多地区的地下水也收到了相当严重的污染，尤其是矿区的无序开采，导致附近的江、河、湖受到严重的重金属污染。严重威胁着人民的健康和生命安全，同时也反过来制约着人类社会的进一步发展。治理重金属污染的问题，已经到了刻不容缓的地步。

传统上修复地下水中重金属污染主要包括以下方法：共沉淀法、固定床过滤器吸附法、膜过滤法、离子交换法、可渗透反应墙法、原位修复法等。共沉淀法、固定床过滤器吸附法、膜过滤法、离子交换法等属于传统处理受重金属污染水体的方法，通常需要将该处地下水抽出，处理后再回灌地下，实际操作难度大，成本高。目前，利用纳米零价铁及其掺杂贵金属的纳米零价铁对地下水进行原位修复的方法在地下水的修复中有着举足轻重的作用。优点是不需要泵将地下水抽出，也不需要渗透性反应墙体的建造，只需将纳米零价铁或掺杂贵金属的改性纳米零价铁浆液注入地下水体中，水中的污染物就会被纳米铁吸附、还原降解，从而达到地下水原位修复的目的。大大节约了动力、设备成本，缩短了处理时间，且反应介质消耗较慢，处理潜力时间长。

然而，尽管运用纳米零价铁或改性纳米零价铁处理地下水重金属污染有着绝对的优势，但是在实际应用中还是存在一些问题。纳米零价铁因其具有超高的反应活性，在接触空气时会被迅速氧化，并在其表面生成一层氧化铁而失去表面活性；同时纳米零价铁因其本身强烈的自我团聚的趋势和铁本身的磁性，使得其在实际应用过程中会随地下水流团聚而成为较大颗粒，限制了纳米零价铁或改性纳米零价铁的迁移性和还原性，从而影响材料的反应活性和处理效率。因此，寻求一种价格低廉，对环境无毒无害，且能促进纳米铁在地下水环境中的迁移，最终又能保留纳米铁的理化性能的材料，对于治理重金属污染地下水具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种在原位修复地下水过程中迁移距离长、反应活性高、不易团聚的纳米零价铁双金属悬浮液的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种纳米零价铁双金属悬浮液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将羧甲基纤维素钠置于水浴锅中密封加热，持续搅拌至羧甲基纤维素钠溶解，待冷却后通N₂脱氧处理，得到多糖稳定剂溶液；

(2)通N₂条件下，将多糖稳定剂溶液与FeSO₄溶液混合，再滴加NaBH₄溶液搅拌进行液相还原反应，形成纳米铁悬浮溶液；

(3)通N₂条件下，将NiSO₄溶液加入纳米铁悬浮溶液中进行置换反应，得到纳米零价铁双金属悬浮液。

优选的，所述步骤(1)中，水浴加热温度为60～70℃，脱氧时间为15～20min。

优选的，所述步骤(1)中，所述多糖稳定剂溶液的质量浓度为0.2wt％～0.8wt％。