[发明专利]一种凹凸棒石-纳米零价铁复合材料及其制备方法和应用

说明书

一种凹凸棒石‑纳米零价铁复合材料及其制备方法和应用，将硫酸亚铁和凹凸棒石粉末按质量比例1:0.625‑1:40溶于超纯水中，调节溶液pH范围约为3.85‑4.15，将上述混合液25℃±2℃恒温震荡24 h得到凹凸棒石‑铁溶液；将上述混合溶液按体积比1:1与无水乙醇在氮气的保护下搅拌混合，30 min后逐滴滴加2倍体积的浓度为0.5 mol/L硼氢化钾溶液，继续搅拌1 h，形成黑色的颗粒物，然后采用磁选法将上述混合物固液分离，得到磁性黑色固体颗粒物，依次使用脱氮超纯水和无水乙醇洗涤，真空干燥箱60℃烘干12 h后得到凹凸棒石‑纳米零价铁复合材料。本发明降低了零价铁的团聚，显著提高了零价铁活性，具有六价铬去除效率高、成本低廉等优点，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及水污染控制技术领域，具体涉及一种凹凸棒石-纳米零价铁复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

铬是重要的工业原料和无机化工的主要系列产品之一，广泛应用于冶金、制革、电镀、金属加工、印染等领域，与我国国民经济中约15％的产品有关。铬矿的露天开采、铬渣的露天堆放和填埋均可通过大气沉降、雨水淋滤等途径进入地表水和地下水环境，进而造成铬的污染。根据国家发展和改革委员会的调查显示，全国铬渣堆存共涉及19个省市，铬渣的长期堆放引起的环境问题未得到彻底消除。铬渣长期堆放引发的污染问题，已成为我国环境保护工作的突出问题。铬渣堆存场中地下水六价铬浓度可达500mg/L，远超我国水体环境质量标准。六价铬具有毒性高、致畸、致癌等特点，严重威胁人体健康和生态环境。美国EPA将六价铬列入优先控制污染物黑名单。目前对铬污染地下水的修复技术有可渗透反应墙技术、抽出处理、原位化学还原等，而修复材料的选择是检验修复技术的关键因素。因此，寻找绿色高效的修复材料成为修复六价铬污染场地的重要环节。近年来，纳米零价铁由于比表面积大、反应活性强等优势被广泛的研究和应用到六价铬等重金属的污染治理中，纳米零价铁可以快速还原六价铬，并将其固定或转化为毒性较低的三价铬，大大降低了铬的毒性和迁移性。但纳米零价铁由于自身固有的磁性，常常发生团聚作用，降低了比表面积和反应活性；其次，纳米零价铁表面易发生钝化作用，易氧化，导致活性降低；纳米零价铁在地下水中的迁移性较差，容易发生沉淀作用，堵塞空隙。这些问题都限制了纳米零价铁修复技术的进一步发展应用。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术中存在的纳米零价铁易团聚、易钝化、迁移性差等问题，本发明提供一种凹凸棒石-纳米零价铁复合材料及其制备方法和应用，该方法缓解了纳米零价铁的团聚和钝化作用、提高了修复材料对污染物六价铬的去除率，且去除产物稳定，降低了二次污染发生的风险。

技术方案：一种凹凸棒石-纳米零价铁复合材料的制备方法，具体步骤为：将硫酸亚铁和凹凸棒石粉末按质量比例1:0.625-1:40溶于超纯水中，调节溶液pH范围约为3.85-4.15，将上述混合液25℃±2℃恒温震荡24h得到凹凸棒石-铁溶液；将上述混合溶液按体积比1:1与无水乙醇在氮气的保护下搅拌混合，30min后逐滴滴加2倍体积的浓度为0.5mol/L硼氢化钾溶液，继续搅拌1h，形成黑色的颗粒物，然后采用磁选法将上述混合物固液分离，得到磁性黑色固体颗粒物，依次使用脱氮超纯水和无水乙醇洗涤，真空干燥箱60℃烘干12h后得到凹凸棒石-纳米零价铁复合材料。

优选的，上述凹凸棒石粉末与硫酸亚铁最佳质量比为1:2.5。

上述制备方法得到的凹凸棒石-纳米零价铁复合材料。

上述凹凸棒石-纳米零价铁复合材料在去除污染物六价铬中的应用。

上述凹凸棒石-纳米零价铁复合材料与六价铬污染溶液的质量(mg)浓度(mg/L)比为1:16～1:2。

上述凹凸棒石-纳米零价铁复合材料在制备去除污染物六价铬产品中的应用。

一种去除污染物六价铬的产品，有效成分为上述的凹凸棒石-纳米零价铁复合材料。