[发明专利]一种高迁移性硫化纳米零价铁材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高迁移性硫化纳米零价铁材料的制备方法，属于环境修复和材料制备技术领域。所述制备方法步骤如下：将含硫化合物、表面修饰材料和零价铁材料按照质量比为1:(1～10):(1～1000)的比例混合均匀；将得到的混合物在惰性或还原性气氛下进行机械化学反应，得到高迁移性硫化纳米零价铁材料。本发明方法制备得到的硫化纳米零价铁材料具有较小的粒径和良好的迁移性能，且制备成本较低，适用于处理和修复有机氯、重金属六价铬以及硝酸根等污染的土壤和地下水。

技术领域

本发明涉及环境修复和材料制备技术领域，特别涉及一种高迁移性硫化纳米零价铁材料的制备方法。

背景技术

纳米零价铁具有很强的还原能力，广泛用于修复有机氯化合物、六价铬、硝酸根和高氯酸盐污染的水或土壤。作为一种重要的还原剂，纳米零价铁材料具有较强的地下水迁移性，可以直接注入到地下，随地下水扩散，完成地下水修复。同铁屑、铁刨花等宏观材料制备的反应性渗透墙相比，纳米零价铁用于土壤修复，具有施工简单、费用低廉等优点。最近的研究显示，部分硫化可以显著增强零价铁材料的还原性，降低还原水生成氢气的副反应，提高纳米零价铁材料的电子利用效率。但是硫化会导致纳米零价铁颗粒团聚，降低其迁移性能。

为了提高硫化钠米铁的迁移性能，研究者尝试了用高分子、表面活性剂等材料修饰硫化纳米零价铁，提高其亲水性，进而提高其迁移性能。但是目前的制备方法，均涉及湿化学手段，由于零价铁的强还原性，水的存在会导致零价铁表面生成氧化铁钝化层，因此不利于纳米零价铁材料的长期储存及运输。又由于零价铁在较高温度下会与空气中的氧发生反应，因此材料的干燥只能在惰性或者真空条件下进行，这无疑会大大增加材料的制备成本。因此，亟需开发一种新的硫化钠米铁的制备方法。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种高迁移性硫化纳米零价铁材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案得以实现的。

一种高迁移性硫化纳米零价铁材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.将含硫化合物、表面修饰材料和零价铁材料按照质量比为1:(1～10):(1～1000)的比例混合均匀；

S2.将步骤S1得到的混合物在惰性或还原性气氛下进行机械化学反应，得到高迁移性硫化纳米零价铁材料。

通过采用上述技术方案，本发明通过机械化学的方法制备高迁移性硫化纳米零价铁材料，零价铁颗粒在机械力作用下发生碰撞、破碎逐渐生成尺寸更小的纳米颗粒。同时含硫化合物与零价铁材料在机械力作用下，发生化学反应，生成铁的硫化物。表面修饰材料在机械力作用下，通过配合、络合作用在零价铁表面形成修饰层，起到阻止零价铁纳米颗粒团聚的作用，并改变其表面电势，提高其在土壤和地下水中的迁移性能。

进一步的，步骤S1中，含硫化合物选自升华硫粉、FeS、FeS₂、NiS、MoS₂、CuS、Cu₂S、CoS、Al₂S₃、MnS、Na₂S、Na₂S₂O₄中的一种或多种。

进一步的，步骤S1中，表面修饰材料选自羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、壳聚糖、鼠李糖脂、聚乙二醇中的一种或多种。

进一步的，步骤S1中，零价铁材料选自铁刨花、还原铁粉、纳米零价铁粉、铁屑中的一种或多种。更优选的，零价铁材料选用还原铁粉或纳米零价铁粉。

进一步的，步骤S1中，含硫化合物、表面修饰材料和零价铁材料的质量比为1:1:10。

进一步的，步骤S2中，惰性气氛选自氮气、氩气、氦气中的一种或多种；还原性气氛选自含有还原性气体的氮气、氩气、氦气中的一种或多种，所述还原性气体选自氢气、甲烷中的一种或两种。