[发明专利]一种无定形纳米零价铁及其制备方法与去除水体中锑的应用

说明书

本发明公开了一种无定形纳米零价铁及其制备方法与去除水体中锑的应用。本发明使用液相还原法，向铁盐中引入乙二胺作为铁源，通过加入还原剂进行还原，反应完成后离心收集，得到A‑nZVI。与传统纳米铁相比，所制备出的A‑nZVI具有高比表面积，拥有更多的污染物吸附位点，对Sb(III)具有高效的去除效果和良好的选择性，去除更加稳定；可作为一种有效的水体Sb(III)污染吸附剂应用于水体重金属污染治理领域。

技术领域

本发明属于纳米材料及环境修复领域，具体涉及一种无定形纳米零价铁(A-nZVI)及其制备方法与去除水体中锑(III)的应用。

背景技术

近年来，水体中的锑污染引起了全球广泛的关注。天然水中锑浓度通常低于1μg/L，但是采矿和冶炼厂等周边，地表水及地下水中溶解的锑的浓度范围高达4.58-29.4mg/L。水环境中锑在还原条件下以Sb(III)的形式存在，氧化条件下以Sb(V)的形式存在。Sb(III)的毒性是Sb(V)的十倍，由于其高毒性和致癌性，已被世界卫生组织(WHO)归类为优先污染物质，WHO规定饮用水中锑的最大污染物水平为6μg/L，而我国要求为5μg/L。

目前，Sb(III)的处理主要有化学沉淀法、吸附法、膜技术、离子交换树脂、电化学方法等。当Sb(III)初始浓度高时，沉淀法则不能满足出水Sb的严格规定，而在海水脱盐过程中，通过膜过滤去除Sb的不具备较好的选择性，电化学法能达到理想的去除效率，但是其高昂的成本和过多的能耗限制了其广泛应用；吸附法由于成本低、设计简单、可适用浓度范围广等优点被视为目前去除水中Sb的最佳处理技术之一。

零价铁材料廉价易得且具有环境友好的优点，但由于粒径较大以及固有的钝化层限制了其反应性，导致去除容量较低，限制了其大范围应用。随着纳米技术的发展，纳米零价铁(nZVI)由于其高比表面积和高的反应活性，广泛应用于卤代有机物和重金属的处理，近年来也被应用于Sb(III)的处理。但纳米零价铁(nZVI)对Sb(III)的吸附不稳定，在酸性条件下，由于nZVI的腐蚀以及铁氧化物的溶解，吸附的Sb(III)容易从颗粒中释放，影响了去除效果和稳定性，因此如何对其进行晶面调控提高反应活性和稳定性亟需解决。

发明内容

为解决现有技术对Sb(III)污染水体存在的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种无定形纳米零价铁(A-nZVI)的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种无定形纳米零价铁(A-nZVI)。

本发明的再一目的在于提供上述一种无定形纳米零价铁(A-nZVI)在去除水体中三价锑的应用。

本发明采用无定形纳米零价铁纳米材料处理三价锑污染水体，利用无定形纳米零价铁(A-nZVI)对重金属Sb(III)处理，通过吸附和氧化作用高效的去除，大大降低了Sb(III)在水体中的流动性，以达到修复受污染场地地下水和地表水的目的。该方法成本低、工艺简单，所制得的材料反应活性高、稳定性好并且选择性强，适合工业生产。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种无定形纳米零价铁(A-nZVI)的制备方法，包括以下步骤：

在氮气或惰性气体保护下，将乙二胺(EDA)加入到铁盐溶液中，混合均匀，加入还原剂，搅拌反应，得到无定形纳米零价铁(A-nZVI)。

优选地，所述乙二胺和铁盐中铁的摩尔比为2.5：1～3.5：1。

优选地，所述铁盐溶液中的铁盐为氯化铁。

优选地，所述铁盐溶液的浓度为0.045～0.055mol/L，溶剂为水。

优选地，所述还原剂为NaBH₄。

优选地，所述还原剂与铁盐中铁的摩尔比为25：9～50：9。