[发明专利]一种高分散负载型钯铜改性纳米铁的制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高分散负载型钯铜改性纳米铁的制备方法，其包括如下步骤：步骤a、取铁盐加入去离子水，溶解后加入多孔二氧化硅载体粉末；步骤b、向步骤a得到的溶液中加入硼氢化物溶液；步骤c、向步骤b得到的溶液中依次加入钯盐和铜盐溶液，搅拌得到高分散负载型钯铜改性纳米铁。本发明制备的高分散负载型钯铜改性纳米铁能够增加纳米零价铁颗粒的长效稳定性及表面活性位点数量，提高了地下水中二氯乙烷等小分子/饱和氯代烃的去除效率。

技术领域

本发明涉及污染地下水修复治理技术领域，特别是涉及一种高分散负载型钯铜改性纳米铁的制备方法，进一步还涉及该高分散负载型钯铜改性纳米铁在去除地下水中氯代烃的应用。

背景技术

氯代烃是一类常见的易挥发、难降解有机污染物，由于意外泄露和不当处置，此类污染物在土壤和地下水中频繁检出。大多数氯代烃在自然含水层存在持久性环境污染且对人体具有致癌、致畸、致突变效应。美国、欧盟、中国已将一些典型氯代烃列入优先污染物清单。2008至2009年，Bi等人在中国东部采取浅层地下水水样130个，结果表明，共检测到挥发性有机污染物36种，其中氯代烃污染占有较大比重：氯仿(16.9％)、1,2-二氯乙烷(16.2％)、1,2-二氯丙烷(13.1％)。2012年，高存荣等在中国69个城市开展了地下水挥发性卤代烃污染检测与特征研究，采集地下水样品791组，其中氯仿、四氯乙烯、1,2-二氯乙烷、1,2-二氯丙烷、四氯化碳、三氯乙烯、二氯甲烷、1,1,2-三氯乙烷等多种氯代烃均有较高的检出率。

Gillham和O’Hannesin的开创性研究表明零价铁对卤代有机物的降解速率远大于自然条件下的非生物降解过程，从而发现了零价铁材料在去除污染物方面巨大的应用潜力。其中，纳米级零价铁(nZVI)具有较大的比表面积，因而具有优良的表面吸附能力和较高的化学反应活性。近年来，将nZVI用于环境污染治理逐步发展为一种新的污染控制技术，该材料可相对安全地注入含水层重污染区，形成高效原位反应带，快速修复源区的污染物羽流。然而由于其较小的颗粒尺寸及高活性，导致其易团聚、失活，限制了在实际工程中的应用。目前已报道多种途径可有效延长其稳定性：有机聚合物改性；调节体系pH偏碱性；表面包覆氧化铁/二氧化硅/乳化膜等。

然而Liu等通过电解还原的方法考察了氯代脂肪烃C-Cl键解离能与降解速率的关系，研究结果表明反应速率常数的对数ln(1/Kc)与C-Cl键强度呈线性关系。小分子氯代烃或饱和氯代烃C-Cl键解离能大，脱氯反应所需的活化能高，单纯nZVI体系的电子迁移能力或者对活性氢原子的转移能力仍旧不足以快速克服部分氯代烃较高的C-Cl键能，实现其快速、彻底降解。针对此类污染场地，国内外近年来开发出多种nZVI改性修复技术，现阶段最新的研究成果主要包括：硫化nZVI、钯(Pd)改性、负载固定化等。基于目前研究，各类新型改性nZVI修复材料对三氯乙烯、四氯乙烯等不饱和氯代烃显示出较高的反应活性，但是对二氯乙烷等小分子/饱和氯代烃的反应活性仍较低。因此，需要研制一种高分散改性纳米铁，以提高对地下水中二氯乙烷等小分子/饱和氯代烃的去除率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高分散负载型钯铜改性纳米铁的制备方法，该方法制备的改性纳米铁能够增加纳米零价铁颗粒的长效稳定性及表面活性位点数量，提高地下水中二氯乙烷等小分子/饱和氯代烃的去除效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高分散负载型钯铜改性纳米铁的制备方法，其包括如下步骤：

步骤a、取铁盐加入去离子水，溶解后加入多孔二氧化硅载体粉末；

步骤b、向步骤a得到的溶液中加入硼氢化物溶液；

步骤c、向步骤b得到的溶液中依次加入钯盐和铜盐溶液，搅拌得到高分散负载型钯铜改性纳米铁。

上述高分散负载型钯铜改性纳米铁的制备方法，其中，所述步骤a中，所述铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁，所述铁盐中Fe与多孔二氧化硅载体的质量比为0.05-0.2。