炭基納米鐵合金水處理材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能夠利炭基納米鐵合金激活次氯酸和次氯 酸根，產(chǎn)生氯自由基和羥基自由基去除對氯甲苯的炭基納米鐵合金水處理材料的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002 ]對氯甲苯與苯、甲苯、苯乙烯是自來水水源中常見的痕量污染物，對人的健康危害 較大。
[0003] 現(xiàn)在技術(shù)很多都采用納米零價鐵和摻雜貴重金屬的納米零價鐵去除水中的無機 物或有機物，這已有很多文獻報道。Mohammed等研究了納米零價鐵激活過硫酸鉀降解其他 有機污染物，研究結(jié)果表明過硫酸鈉被納米零價鐵激活對去除有機污染物的效果優(yōu)于納米 零價鐵去除有機污染物的效果，同時，納米零價鐵激活過硫酸鈉去除萘的效果可達到99%。 Yusulf等也采用了Fe2+和熱激活過硫酸鉀的方法降解一氧化氮等產(chǎn)物，研究結(jié)果表明溫度 升高到70-100°C，0.01M的Fe2+和過硫酸鉀能將100%的N0完全降解掉。同時，也有文獻報道 氯自由基和羥基自由基協(xié)同作用可以降解三氯硝基甲烷和苯甲酸。
[0004] 現(xiàn)有方法存在的缺陷是：納米零價鐵納米鐵合金活性不高，而且容易造成二次污 染，不易回收;并且，現(xiàn)有方法的處理效果仍需提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種二次污染小、處理效果好、易于實現(xiàn)的炭 基納米鐵合金水處理材料的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的炭基納米鐵合金水處理材料的制備方法，包括以下步驟：
[0007] 1)顆?；钚蕴康幕罨ば?采用沸水活化法活化顆粒活性炭。其包括如下步驟：
[0008] al.將顆粒活性炭與去離子水混合，加熱至沸騰狀態(tài)并保持20~30分鐘；
[0009] a2.自然冷卻至室溫并放置5~8小時；
[0010]a3.取沉淀并用去離子水清洗2~4遍；
[0011 ]a4.在110~130°C下干燥至恒重，即得所述活化后的顆粒活性炭。
[0012] 2)在活化后的顆?；钚蕴恐胸撦d納米鐵合金;將無機鐵鹽和活化后的活性炭以1: 1~1:5的鐵碳質(zhì)量比混合，將氯化鎳或乙酸鈀與無機鐵鹽混合，氯化鎳或乙酸鈀與鐵鹽中 的鐵的摩爾比為1:5~1:10,然后采用硼氫化鉀液相法還原成鐵合金負載在顆?；钚蕴可?。 [0013]進一步，所述無機鐵鹽為FeS〇4 · 7H2〇、FeCl3 · 7H20、FeCl2 · 4H2〇和Fe2(S〇4)3 · 9H2〇中的任意一種。
[0014] 由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0015] 1、產(chǎn)品中炭基納米零價鐵能夠?qū)λ械奈廴拘杂袡C物進行還原降解，鐵炭材料會 形成原電池降解有機物;2、貴重金屬鎳和鈀在納米零價鐵上有催化作用，能夠加速納米零 價鐵還原有機物;3、水處理過程中協(xié)同紫外光作用，能夠激活氯水解產(chǎn)物次氯酸和次氯酸 根生成的氯自由基和羥基自由基降解對氯甲苯或苯乙稀;4、將納米零價鐵和鎳或鈀負載在 顆?；钚蕴可?，可減少納米零價鐵二次污染。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0017] 實施例：
[0018] 本實施例提供一種炭基納米鐵合金材料，并且采用該材料協(xié)同氯自由基在紫外光 催化作用下降解水中對氯甲苯。本材料還適用于對類似于對氯甲苯的物質(zhì)的降解。本實施 例以作為污染性有機物之一的對氯甲苯為例進行說明。
[0019]本實施例還提供了一種炭基納米鐵合金材料的制備方法，主要包括以下三個工 序：
[0020] (1)、活性炭的活化工序；
[0021] (2)、炭基納米鐵合金的制備工序；
[0022]工序（1)的目的在于對顆?；钚蕴窟M行活化得到活化后的活性炭。可以選擇沸騰 水清洗法對顆?；钚蕴窟M行活化，該法包括以下步驟:根據(jù)需要稱取一定量的顆?；钚蕴?置于一個干凈燒杯中，用去離子水混合后在電爐上加熱至沸騰，保持沸騰狀態(tài)30分鐘，然后 自然冷卻至室溫并繼續(xù)放置8小時，倒掉上層液體，繼續(xù)用去離子水清洗沉淀4遍，再置于恒 溫干燥箱中于120°C下干燥至恒重，即得到活化后的活性炭，將其裝入磨口瓶中備用。
[0023]工序(2)的目的在于采用無機鐵鹽和氯化鎳或乙酸鈀和活化后的活性炭制備炭基 納米鐵合金，包括以下步驟:將無機鐵鹽FeS04 · 7H20和活化后的活性炭以1:4的鐵碳質(zhì)量比 混合，加入氯化鎳或乙酸鈀與鐵鹽混合，其中鎳或鈀與鐵的摩爾比為1:8，在一個干凈燒杯 內(nèi)均勻混合成混合物并加入去離子水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，所加入的去離子水與混合物的質(zhì)量比 為8:1，并在水溶液中加入分子量為6000的聚乙醇作為分散劑，分散劑的濃度l-3mol/l。然 后加入相對于無機鐵鹽和氯化鎳或乙酸鈀過量的硼氫化鈉溶液(2m〇l/L-5m〇l/L)，硼氫化 鈉的摩爾量相對于無機鐵鹽和氯化鎳(或乙酸鈀)量大于3:1，其中三價鐵和硼氫化鈉還原 的方程式如下：
[0024] 2Fe3++6BH4>6H20 = 2Fe°+6B(OH) 3+9H2
[0025] 攪拌還原0.5-1小時后，在無氧環(huán)境中用水和甲醇沖洗干凈，然后將納米零價鐵保 存在無水乙醇的溶液中。
[0026]本實施例中的炭基納米鐵合金協(xié)助紫外光激活產(chǎn)生的強氧化性氯自由基和羥基 自由基作用下降解水溶液中對氯二苯，以及其他需要還原的類似的有機物。其原理見反應(yīng) 式⑴~⑴：
[0029] H0C1+UV photons-.OH+.Cl (3)
[0030] 0C1-+UV photons-.O-+.C1 (4)
[0031] ·〇-+H2O4.OH+OH- (5)
[0032] ·α+Η2〇-.ΟΗ+α-+Η+ (6)
[0034]對本發(fā)明實施例獲得的材料進行試驗檢測，當(dāng)原樣濃度為0.85mg/L，次氯酸鈉的 濃度為l〇〇mg/L的相同條件下：
[0035] 1)當(dāng)再加入炭基鐵鎳合金的濃度為Ο.Ι-lg/L時，對氯甲苯的去除率為40%-79%。
[0036] 2)當(dāng)再加入炭基鐵耙合金的濃度為Ο.Ι-lg/L時，對氯甲苯的去除率可達到95%以 上。
【主權(quán)項】
1. 一種炭基納米鐵合金水處理材料的制備方法，其特征是:包括以下步驟， 1) 顆粒活性炭的活化工序;采用沸水活化法活化顆?；钚蕴?； 2) 在活化后的顆粒活性炭中負載納米鐵合金;將無機鐵鹽和活化后的活性炭以1:1~ 1:5的鐵碳質(zhì)量比混合，將氯化鎳或乙酸鈀與無機鐵鹽混合，氯化鎳或乙酸鈀與鐵鹽中的鐵 的摩爾比為1:5~1:10,然后采用硼氫化鉀液相法還原成鐵合金負載在顆?；钚蕴可?。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭基納米鐵合金水處理材料的制備方法，其特征是:其步驟1) 中活化顆?；钚蕴康牟襟E如下： al.將顆?；钚蕴颗c去離子水混合，加熱至沸騰狀態(tài)并保持20~30分鐘；a2.自然冷卻至室溫并放置5~8小時； a3.取沉淀并用去離子水清洗2~4遍； a4.在110~130°C下干燥至恒重，即得所述活化后的顆?；钚蕴俊?. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭基納米鐵合金水處理材料的制備方法，其特征是:所述無機 鐵鹽為FeS〇4 · 7H20、FeCl3 · 7H20、FeCl2 · 4H20和Fe2(S〇4)3 · 9H20中的任意一種。
【專利摘要】本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能夠利炭基納米鐵合金激活次氯酸和次氯酸根，產(chǎn)生氯自由基和羥基自由基去除對氯甲苯的炭基納米鐵合金水處理材料的制備方法。該方法包括以下步驟：1）顆粒活性炭的活化工序；采用沸水活化法活化顆粒活性炭；2）在活化后的顆?；钚蕴恐胸撦d納米鐵合金；將無機鐵鹽和活化后的活性炭以1：1～1：5的鐵碳質(zhì)量比混合，將氯化鎳或乙酸鈀與無機鐵鹽混合，氯化鎳或乙酸鈀與鐵鹽中的鐵的摩爾比為1：5～1：10，然后采用硼氫化鉀液相法還原成鐵合金負載在顆?；钚蕴?。本發(fā)明獲得的材料在水處理過程中二次污染小、處理效果好、易于實現(xiàn)。
【IPC分類】C02F101/32, C02F1/70, C02F101/30, C02F101/36, C02F1/58, C02F1/32, C02F1/76, C02F1/46
【公開號】CN105461042
【申請?zhí)枴緾N201510971144
【發(fā)明人】陳義春, 吳徐, 戴盛, 吳銀珍, 朱永林, 朱程偉, 高乃云, 許建紅
【申請人】鎮(zhèn)江市自來水公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月22日