改性铁铜双金属纳米颗粒处理六价铬水体的方法技术

本发明专利技术公开了一种改性铁铜双金属纳米颗粒处理六价铬水体的方法，包括以下步骤：将改性铁铜双金属纳米颗粒与六价铬水体混合进行恒温处理，完成对六价铬水体的处理，其中改性铁铜双金属纳米颗粒包括壳聚糖和铁铜双金属纳米颗粒，壳聚糖包覆在铁铜双金属纳米颗粒表面。本发明专利技术中，采用改性铁铜双金属纳米颗粒处理六价铬水体具有操作简便、成本低廉、处理周期短、反应效率高等优点，能够处理高浓度的Cr(VI)污染地下水，且对pH适用范围广，是一种具有较好应用前景的能够有效去除地下水中的Cr(VI)的新型修复方法。

Treatment of Hexavalent Chromium Water by Modified Iron-Copper Bimetallic Nanoparticles

The invention discloses a method for treating hexavalent chromium water by modifying iron-copper bimetallic nanoparticles, which includes the following steps: mixing the modified iron-copper bimetallic nanoparticles with hexavalent chromium water at constant temperature, completing the treatment of hexavalent chromium water body, in which the modified iron-copper bimetallic nanoparticles include chitosan and iron-copper bimetallic nanoparticles, and the chitosan is coated with iron-copper bimetallic nanoparticles. Surface of nanoparticles. In the present invention, the modified iron-copper bimetallic nanoparticles have the advantages of simple operation, low cost, short treatment period and high reaction efficiency, can treat groundwater polluted by high concentration of Cr (VI), and has a wide range of pH application. It is a new remediation method with good application prospect and can effectively remove Cr (VI) in groundwater.

【技术实现步骤摘要】
改性铁铜双金属纳米颗粒处理六价铬水体的方法
本专利技术属于六价铬污染水体的治理领域，涉及一种处理六价铬水体的方法，具体涉及一种改性铁铜双金属纳米颗粒处理六价铬水体的方法。
技术介绍
随着经济的快速发展和城镇化进程的加快，大量未处理工业废水，固体废弃物的任意堆放，以及大量农药、化肥的使用，使得多种重金属持续不断地进入环境，渗入地下水。重金属作为一种持久性污染物已经受到了广泛关注和重视。由于重金属具有高稳定性和难降解性，难于治理。因此，治理重金属污染废水已经成为全球性环境难题，对其治理迫在眉睫。制革、纺织品加工以及电镀行业，产生大量含铬废水，这些废水未经处理直接排入水体，渗入地下水，造成地下水遭受六价铬污染。由于六价铬具有强氧化性，且易在人体内富集，危害环境及人体健康。六价铬具有致畸，致癌，致突变的风险，它通过消化道，呼吸道和皮肤和脂膜进入人体，主要积累在肝，肾和内分泌腺中，造成慢性中毒。目前，国内外治理六价铬污染地下水常用方法为抽出处理法和原位修复法。抽出处理法主要包括吸附法、药剂还原-沉淀法、电解法、生物法，这些方法存在操作复杂，价格昂贵，处理效果有限，且需要施加额外的化学试剂，可能对生态系统有潜在的危害。与这些现有技术相比，纳米技术用于处理六价铬水体具有广阔的应用前景，其关键在于获得一种具有分散性好、还原性强、使用寿命长的纳米材料。纳米零价铁作为一种常用的纳米材料，被广泛应用于治理重金属污染废水中，但是纳米零价铁在实际的场地应用中存在以下问题：在使用过程中容易团聚、易被氧化，限制了纳米零价铁的迁移性和还原性，从而影响材料的反应活性和处理效率。与纳米零价铁相比，双金属纳米零价铁可以明显提高反应活性和处理效率，但是双金属纳米零价铁在使用过程中仍然存在易团聚、易被氧化等问题，无法满足实际应用需求，且现有的双金属纳米零价铁多以贵金属作为掺杂成分，贵金属价格昂贵，还可能存在潜在的生态毒性。针对上述问题，现有技术中通过采用淀粉或羧甲基纤维素钠对双金属纳米零价铁材料进行改性，虽然在一定程度上缓解了双金属纳米零价铁存在的易团聚、易被氧化等问题，但是这些改性双金属纳米零价铁材料的颗粒粒径较大、分散不均匀、活性不高，用于修复重金属污染地下水时仍未能获得较好的修复效果。另外，这些改性双金属纳米零价铁的制备方法存在制备过程复杂、制备成本高、所用分散剂难以生物降解等问题，限制了材料在治理重金属污染地下水领域的推广和应用。因此，如何全面改善现有双金属纳米零价铁材料中存在的问题，以获得一种分散性好、还原性强、使用寿命长的改性铁铜双金属纳米材料对于治理六价铬污染水体具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简便、成本低廉、处理周期短、反应效率高的改性铁铜双金属纳米颗粒处理六价铬水体的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种改性铁铜双金属纳米颗粒处理六价铬水体的方法，包括以下步骤：将改性铁铜双金属纳米颗粒与六价铬水体混合进行恒温处理，完成对六价铬水体的处理；所述改性铁铜双金属纳米颗粒包括壳聚糖和铁铜双金属纳米颗粒，所述壳聚糖包覆在铁铜双金属纳米颗粒表面。上述的方法中，进一步改进的，所述壳聚糖与铁铜双金属纳米颗粒的质量比为1％～4％。上述的方法中，进一步改进的，所述改性铁铜双金属纳米颗粒的粒径为5nm～20nm。上述的方法中，进一步改进的，所述改性铁铜双金属纳米颗粒的制备包括以下步骤：(1)将壳聚糖溶液与硫酸亚铁溶液混合，得到混合溶液；(2)将NaHB4溶液滴加到步骤(1)中的混合溶液中进行液相还原反应，得到悬浊液；(3)将硫酸铜溶液滴加到步骤(2)的悬浊液中进行原位置换反应，得到改性铁铜双金属纳米颗粒。上述的方法中，进一步改进的，所述壳聚糖溶液与所述硫酸亚铁溶液的体积比为1∶1～10；所述硫酸亚铁溶液与所述NaHB4溶液的体积比为1∶1～5；所述硫酸亚铁溶液与所述硫酸铜溶液的体积比为1～3∶1。上述的方法中，进一步改进的，所述壳聚糖溶液的浓度为1g/L～5g/L；所述硫酸亚铁溶液的浓度为0.1M～0.25M；所述NaHB4溶液的浓度为0.2M～0.5M；所述硫酸铜溶液的浓度为0.01M～0.2M。上述的方法中，进一步改进的，所述混合在氮气气氛下进行；所述混合过程中搅拌的转速为250rmp～350rmp；所述混合的时间为30min～60min；和/或，步骤(2)中，所述液相还原反应在氮气气氛下进行；所述液相还原反应过程中搅拌的转速为250rmp～350rmp；所述NaHB4溶液滴加完毕后，继续搅拌30min～60min；和/或，步骤(3)中，所述原位置换反应在氮气气氛下进行；所述置换反应过程中搅拌的转速为250rmp～350rmp；所述硫酸铜溶液滴加完毕后，继续搅拌30min～60min。上述的方法中，进一步改进的，所述改性铁铜双金属纳米颗粒与所述六价铬水体的质量体积比为0.01g～2g∶1L。上述的方法中，进一步改进的，所述六价铬水体为六价铬污染地下水；所述六价铬水体的初始浓度为20mg/L～100mg/L；所述含六价铬水体的pH为3～9。上述的方法中，进一步改进的，所述恒温处理的温度为25℃～35℃；所述恒温处理的时间为60min～180min。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术提供了一种改性铁铜双金属纳米颗粒处理六价铬水体的方法，其中改性铁铜双金属纳米颗粒，包括壳聚糖和铁铜双金属纳米颗粒，壳聚糖包覆在铁铜双金属纳米颗粒表面。本专利技术的改性铁铜双金属纳米颗粒中，铜负载在纳米零价铁上形成铁铜双金属纳米颗粒，一方面，铜的负载能够保护纳米零价铁，缓解纳米零价铁被空气氧化；另一方面，铜的负载使得铁铜双金属纳米颗粒形成原电池效应，能够加速电子传递，提高电子的转移效率，从而显著增加铁铜双金属纳米颗粒对重金属的还原性。在此基础上，本专利技术将壳聚糖包覆在铁铜双金属纳米颗粒表面，由于壳聚糖含有丰富的酰胺基团，具有较强的螯合作用，对分散稳定铁铜双金属纳米颗粒具有至关重要的作用，从而使铁铜双金属纳米颗粒分散均匀，改善了改性铁铜双金属纳米颗粒分散性，提高了改性铁铜双金属纳米颗粒在水体中的迁移性；于此同时，将壳聚糖包覆在铁铜双金属纳米颗粒表面，能够进一步避免铁铜双金属纳米颗粒与氧气接触，防止被空气氧化，从而实现对铁铜双金属纳米颗粒的有效保护，维持材料的高反应活性，增加材料的使用寿命。因而本专利技术采用的改性铁铜双金属纳米颗粒具有分散性好、还原性强、使用寿命长等优点。本专利技术方法中，将上述改性铁铜双金属纳米颗粒处理六价铬水体具有操作简便、成本低廉、处理周期短、反应效率高等优点。以Cr(VI)污染地下水为例，本专利技术的改性铁铜双金属纳米颗粒在Cr(VI)污染地下水具有较好的分散性、迁移性和还原性，能够高效去除地下水中的Cr(VI)，其中对于Cr(VI)浓度为100mg/L的Cr(VI)污染地下水在90min内的去除效率高达95.6％，能够处理高浓度的Cr(VI)污染地下水；且对pH为3-9范围内的Cr(VI)污染地下水均具有较好的去除效果，对pH适用范围广的优点。可见，本专利技术方法是一种具有较好应用前景的能够有效去除地下水中的Cr(VI)的新型修复方法。(2)本专利技术中，改性铁铜双金属纳米颗粒中的壳聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性铁铜双金属纳米颗粒处理六价铬水体的方法，其特征在于，包括以下步骤：将改性铁铜双金属纳米颗粒与六价铬水体混合进行恒温处理，完成对六价铬水体的处理；所述改性铁铜双金属纳米颗粒包括壳聚糖和铁铜双金属纳米颗粒，所述壳聚糖包覆在铁铜双金属纳米颗粒表面。

【技术特征摘要】
1.一种改性铁铜双金属纳米颗粒处理六价铬水体的方法，其特征在于，包括以下步骤：将改性铁铜双金属纳米颗粒与六价铬水体混合进行恒温处理，完成对六价铬水体的处理；所述改性铁铜双金属纳米颗粒包括壳聚糖和铁铜双金属纳米颗粒，所述壳聚糖包覆在铁铜双金属纳米颗粒表面。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述壳聚糖与铁铜双金属纳米颗粒的质量比为1％～4％。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述改性铁铜双金属纳米颗粒的粒径为5nm～20nm。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述改性铁铜双金属纳米颗粒的制备包括以下步骤：(1)将壳聚糖溶液与硫酸亚铁溶液混合，得到混合溶液；(2)将NaHB4溶液滴加到步骤(1)中的混合溶液中进行液相还原反应，得到悬浊液；(3)将硫酸铜溶液滴加到步骤(2)的悬浊液中进行原位置换反应，得到改性铁铜双金属纳米颗粒。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液与所述硫酸亚铁溶液的体积比为1∶1～10；所述硫酸亚铁溶液与所述NaHB4溶液的体积比为1∶1～5；所述硫酸亚铁溶液与所述硫酸铜溶液的体积比为1～3∶1。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液的浓度为1g/L～5g/L；所述硫酸亚铁溶液的浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜丹妮，曾光明，黄丹莲，赖萃，许飘，张辰，程敏，刘洋，万佳，薛文静，王晗，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43