[发明专利]一种纳米吸附材料的制备及其在修复土壤重金属污染中的应用

说明书

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种纳米Fe₃O₄@SiO₂吸附材料的制备及其在修复土壤重金属污染中的应用。本发明是分别以废玻璃、尾矿渣、粉煤灰、硅藻土、膨润土等硅基材料为原料，以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板，利用溶胶－凝胶法制备得到具有较好吸附性能的Fe₃O₄@SiO₂疏水性材料，可用于土壤及水体中Cd等重金属污染物的修复。在实现固体废物资源化的同时，可制备出性能良好的土壤污染修复材料。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种纳米Fe₃O₄@SiO₂吸附材料的制备及其在修复土壤重金属污染中的应用。

背景技术

根据2014年发布的《全国土壤污染状况调查公报》，我国土壤总的超标率为16.1%，污染类型以无机重金属污染物为主，其超标点位数占全部超标点位的82.8%。对于与人类生活息息相关的耕地土壤，19.4%重金属超标。因此，在不改变土壤原有结构的条件下，如何快速有效的去除土壤中的重金属污染物，成为当前研究的热点内容。

土壤中重金属的毒性与其形态有关，通过施加钝化剂以降低重金属的生物有效性成为近年来的研究热点。原位化学钝化方法在成本和时间上能更好地满足重金属污染土壤修复要求，更加适用于农田污染土壤，尤其是复合污染土壤的治理，而该项技术中对钝化剂的选用是关键。黏土矿物、磷酸盐、硅酸盐、硅藻土、沸石、生物炭、腐殖酸等材料均可应用于土壤重金属污染修复，此类材料的共同特点是具有独特的三维空间架构，其表面具有大量微孔、空腔、通道等高度发达的空隙结构，使其具有巨大的比表面积，对离子具有很大的吸附容量和交换能力，被认为是较好的重金属污染修复材料。但天然环境材料修复效果不高的缺点也限制了其推广应用。

随着纳米材料学科的发展，纳米介孔SiO₂对重金属有更好的钝化效果。已有较多报道介孔SiO₂在水体介质中的应用：介孔SiO₂对重金属离子有较好的吸附效果，特别是经过功能化修饰的介孔SiO₂对重金属离子的吸附有更好的选择性。也有部分学者报道了在土壤介质中对重金属污染物的钝化效果：介孔SiO₂对土壤重金属有一定的钝化效果，可有效降低土壤可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的浓度，明显抑制了重金属在土壤中的迁移及生物活性。但介孔SiO₂无法将重金属污染物从土壤中去除，仅能降低重金属的生物活性。

本发明，通过负载Fe改性介孔SiO₂可使其具有磁性，Fe₃O₄@SiO₂可携带重金属污染物与土壤颗粒的实现分离。且由于更高的分散性，修复效果优于纳米介孔SiO₂。但是现有技术方案：尚未有利用废玻璃制备Fe₃O₄@SiO₂吸附材料并应用于修复土壤重金属污染的报到。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米Fe₃O₄@SiO₂吸附材料的制备及其在修复土壤重金属污染中的应用。本发明是分别以废玻璃、尾矿渣、粉煤灰、硅藻土、膨润土等硅基材料为原料，以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板，利用溶胶－凝胶法制备得到具有较好吸附性能的Fe₃O₄@SiO₂疏水性材料，可用于土壤及水体中Cd等重金属污染物的修复。在实现固体废物资源化的同时，可制备出性能良好的土壤污染修复材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

所述一种纳米Fe₃O₄@SiO₂吸附材料的制备方法，包括以下步骤：