[发明专利]一种镍-硫复合微米零价铁材料及其制备方法

说明书

本发明属于水处理技术领域，具体涉及地下水原位修复的技术中一种镍‑硫复合微米零价铁去除阿特拉津的修复药剂及其制备方法。本发明将经过稀盐酸溶液处理后的mZVI加入到同时含有二价镍和硫化试剂的水溶液中，在mZVI颗粒表面发生多种化学反应，使得硫化物在mZVI表面发生沉积和镍铁在mZVI颗粒的表面快速的置换反应，以期达到“一步法”同时快速合成负载有第二金属镍和硫化改性硫化微米零价铁材料的目的。“一步法”合成镍‑硫复合微米零价铁材料既能提高ATZ较高的反应活性，又提升微米零价铁的电子选择性和有效利用率，具有较高的经济、环境和社会效益。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及地下水原位修复的技术中一种镍-硫复合微米零价铁去除阿特拉津的修复药剂及其制备方法。

背景技术

阿特拉津(ATZ)，又名莠去津，因其具有良好的除草性能，已发展成世界产量最大，应用范围较广的除草剂。ATZ经喷酒后，大部分直接进入土壤，通过淋溶作用而进入深层土壤或地下水中。此外，ATZ作为一种为内分泌干扰物，长期暴露会对动物的生殖和人体健康产生不良等影响。同时，ATZ还具有持久性、富集性和生物毒性等特点。ATZ分子结构稳定，在中性、弱酸和弱碱介质中均可稳定存在，且ATZ在施用进入环境后，不易降解，残留期较长，还具有较高的渗透性，可通过穿过土壤，迁移到地下水环境，从而污染土壤、地表水和地下水。一旦ATZ进入地下水环境，便会形成一个持久性的污染源。因此，ATZ的广泛施用将对环境中的土壤和水体造成严重污染。此外，由于ATZ作为一种内分泌干扰物，长期暴露会对动物的生殖和人体健康产生不良等影响。同时，ATZ还具有致癌、致畸、致突变的“三致”特性，并有生物富集效应，即会通过食物链或食物网的各营养级富集，以致危害人类健康。由于ATZ的大量的生产和广泛的应用，使得ATZ及其降解产物在地下水、河流和湖泊中被频繁检出，这表明ATZ的污染已成为全球性的生态问题。控制和去除地下水中ATZ污染已成为相关领域关注和研究热点问题之一。因此，研发针对去除地下水环境中的ATZ的修复药剂具有重要的环境意义。

微米零价铁(micro-scale zero-valent iron，下文简称mZVI)因其反应活性高和还原性强在地下水修复中被广泛采用。由mZVI构建的地下水原位反应带是一项极具应用前景的修复技术。而在实际工程应用中，mZVI技术对目标污染物的修复效能和现场修复时间均取决于在污染物降解过程中，mZVI表面作为电子供体连续提供电子的能力。另一方面，虽然mZVI具有较高的反应活性，但其在降解目标污染物的同时，也跟地下水中存在着大量的非目标污染物反应，例如：H₂O、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、HPO₄^2-和HCO₃^-等，导致其电子靶向性差。因此，在地下水原位修复的实际工程中，亟需开发一种通过提高mZVI对目标污染物的电子靶向传递能力，达到最终提升mZVI颗粒对去除目标污染物的靶向去除能力的修复药剂。

近年来，为了提高mZVI的反应活性和增强电子的靶向性，对mZVI进行表面改性成为了该技术改进的热点。研究表明，通过硫化试剂与mZVI进行反应，在mZVI颗粒表面形成的硫化层，具有疏松的结构特点和疏水性的特性，可通过抑制mZVI与水的竞争反应，从而使得零价铁产生的电子更多地流向目标污染物，达到调控零价铁表面成分的目的。因此，在工程实际应用中可大大地节约投加的零价铁修复药剂的成本。此外，研究表明，在零价铁上负载第二金属，通过形成微电流效应或催化效应亦可有效地增强零价铁的反应活性。据此推论，将微米零价铁的硫化改性技术与负载第二金属相采用同步相结合的改性方式，不仅能显著地提高硫化微米零价铁的反应活性，还能极大地提高对目标污染物的选择性。

发明内容：