本发明专利技术涉及一种沸石负载纳米铁材料及制备方法，它由沸石和负载在沸石颗粒孔隙及表面的纳米铁构成，所述沸石平均粒径为80～100目，纳米铁的负载量为1wt%～1.3wt%，粒径为50～200nm。它是将沸石颗粒用HCl溶液浸泡并冲洗后，在FeCl3溶液中振荡反应至沸石饱和吸附Fe3+，去离子水冲洗后再加入NaBH4溶液振荡反应，除去上清液后，经冷冻、干燥制得成品。本发明专利技术制备的沸石负载纳米铁对污染物具有较强的吸附能力和还原能力，经测试表明，本发明专利技术沸石负载纳米铁材料可实现水体中多种重金属离子如Pb2+、Cd2+及Cr6+的高效去除，去除率均可达99%以上，具有去除率高、反应速率快的优点，制备工艺简单可控，成本低廉，为解决水体重金属污染提供了更好的技术途径。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种沸石负载纳米铁材料及制备方法，它由沸石和负载在沸石颗粒孔隙及表面的纳米铁构成，所述沸石平均粒径为80～100目，纳米铁的负载量为1wt%～1.3wt%，粒径为50～200nm。它是将沸石颗粒用HCl溶液浸泡并冲洗后，在FeCl3溶液中振荡反应至沸石饱和吸附Fe3+，去离子水冲洗后再加入NaBH4溶液振荡反应，除去上清液后，经冷冻、干燥制得成品。本专利技术制备的沸石负载纳米铁对污染物具有较强的吸附能力和还原能力，经测试表明，本专利技术沸石负载纳米铁材料可实现水体中多种重金属离子如Pb2+、Cd2+及Cr6+的高效去除，去除率均可达99%以上，具有去除率高、反应速率快的优点，制备工艺简单可控，成本低廉，为解决水体重金属污染提供了更好的技术途径。【专利说明】
本专利技术涉及去除水体中重金属污染物的复合材料，具体涉及一种可去除水体中重金属离子如Pb2+、Cd2+及Cr6+的沸石负载纳米铁材料及其制备方法，该材料可作为渗透反应格栅填料，属于环境工程和环境材料领域。
技术介绍
重金属污染是指由重金属及其化合物引起的环境污染，重金属在环境中难以降解，能在动植物体内积累，并通过食物链逐步富集，最后进入人体造成危害，是对人类危害最大的污染物之一。近些年随着我国工农业生产的快速发展，我国出现了重金属污染频发、常发的状况，其中以镉、铅及铬污染最为典型。因此，水体受到污染后缺乏高效的修复技术是我国水体安全性面临的主要问题之一。 渗透反应格栅(Permeable Reactive Barrier, PRB)是一种地下水污染的原位修复技术，由可透水的反应介质组成，通常置于地下水污染羽状体的下游，与地下水流相垂直。当受污染的地下水通过PRB时，污染物与格栅中活性介质之间发生沉淀、吸附、氧化-还原和生物降解等一系列反应，从而有效去除地下水中的污染物。该技术具有处理费用少，处理效果好，对环境扰动小等优点，因而在地下水原位修复技术中具有广泛的应用前旦 -5^ O 对于受重金属污染水体，利用活性炭、树脂、零价铁、天然沸石等吸附材料作为PRB填料去除重金属离子是常用的方法。其中，“零价铁PRB技术”是目前研究的热点。近年来，随着纳米技术的兴起，纳米铁在水体修复中的应用发展迅速。与零价铁相比，纳米铁具有更大的比表面积和反应活性，对重金属离子具有更高的去除效率。但由于存在以下两个重要因素，严重的制约了该技术的应用:(I)铁粉特别是纳米铁易受颗粒间磁力的影响，在反应过程中会逐渐团聚结块，影响其反应活性。(2)反应过程中产生的矿物沉淀(铁氧化物和铁氢氧化物沉淀)也会覆盖反应点位并降低介质渗透性，从而造成污染物的去除效率降低。 纳米铁复合材料是由纳米铁与其他材料形成的复合材料，其优势在于各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使纳米铁复合材料的综合性能大大提高。近年来，一些大比表面积材料被用作纳米铁的载体，如活性炭、膨润土、柱撑粘土等，纳米铁经负载和固定后，其团聚趋势得到了一定程度的控制，在载体上分散较好，稳定性增强，使复合材料具有更好的反应活性。另外，由于负载材料本身就具有良好的吸附性能，从而使复合材料对污染物具有更高的去除效率。然而，目前研究中所使用的负载材料多为粘土矿物或活性炭，粘土矿物往往大孔隙不够发育，且在水体中易吸水膨胀，从而导致渗透性不佳，难以作为PRB反应介质。活性炭造价较高，在经济上往往难以承受。因此，寻找具有稳定结构和理化性质的负载材料，并研发易于操作、经济可行的纳米铁固相负载技术，最终制备可高效去除重金属的纳米铁复合材料，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供，以解决现有技术中存在的问题。 天然沸石是多孔的铝硅酸盐矿物，具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，有良好的渗透性，而且对金属离子吸附性很强，具有独特的吸附、阳离子交换和催化等性能。将纳米铁分散负载到具有良好孔隙结构和吸附能力的沸石上，一方面，负载的纳米铁可保证复合介质的反应活性；另一方面，沸石较强的吸附能力可促进反应中的电子传递，丰富的孔隙结构可减少金属沉淀覆盖反应点位，并实现沉淀物的有效固定。另外，沸石负载纳米铁以沸石作为载体，使制备的复合材料具有稳定的物理结构和良好的渗透性，可作为PRB填料，纳米铁的负载使其兼具还原能力和吸附能力，提高了其对重金属污染物的去除能力，为PRB技术应用于修复地下水重金属污染提供了更好的可靠途径。 这种沸石负载纳米铁材料由沸石和负载在沸石颗粒孔隙及表面的纳米铁构成，所述沸石平均粒径为20?100目，所述纳米铁的负载量为lwt%? 1.3wt%,纳米铁粒径为50?200nmo 所述沸石负载纳米铁材料的制备方法包括以下步骤:a.将20?100目的沸石用I?3mol/L的HCl溶液浸泡24h后，用去离子水冲洗至其pH值至6.0?7.0，然后去除水溶液，干燥后待用；b.将上述干燥后的沸石以1:40?1:100的质量体积比浸泡在5?20mmol/L的FeCl3溶液中后，在25°C、170rpm/min下振荡反应，振荡反应22?26h后去除反应液,再用去尚子水冲洗3?5遍后分离去除水溶液，得到饱和吸附Fe3+的沸石；c.用质量分数0.05%?0.2%的NaOH溶液，配制I?2mol/L的NaBH4溶液；d.将上述NaBH4溶液加入饱和吸附Fe3+的沸石中后，在170rpm/min下振荡反应，振荡反应10?20min后去除部分反应液,再将剩余的浸没有沸石的水溶液冷冻到_10?_25°C,然后在_50°C ±5°C下干燥12?24h后制得成品，其中每克饱和吸附Fe3+的沸石加入NaBH4溶液5?10mT,η 本专利技术取得的技术进步:1、本专利技术制备的沸石负载纳米铁材料，纳米铁在沸石上分散较好，粒径分布均匀，平均粒径50?200nm。 2、本专利技术所制备的沸石负载纳米铁具有较强的吸附能力和还原能力，可实现水体中多种重金属离子如Pb2+、Cd2+及Cr6+的高效去除，具有去除率高、反应速率快的优点，对三种污染物去除率均可达99%以上。 3、在含Pb2+、Cd2+及Cr6等重金属污染液中投加本专利技术沸石负载纳米铁材料后，可以明显提高水体的还原电势和水体PH值，在沸石负载纳米铁与水体固液比大于1:100的条件下，水体氧化还原电位可迅速由80.5mv降低到-760mv以下，pH值可由5.82升高至9.59以上。 4、本专利技术制备的沸石负载纳米铁以沸石作为载体，使制备的复合材料具有稳定的物理结构和良好的渗透性，可作为渗透反应格栅填料，相比天然沸石对重金属Pb2+、Cd2+及Cr6+的去除率及反应速率明显提高，为渗透反应格栅技术应用于修复地下水重金属污染提供了更好的可靠途径。其中，沸石负载纳米铁对初始浓度为198mg/L的Cd2+溶液去除率达99%以上，去除能力是天然沸石的3倍以上；对初始浓度为786mg/L的Pb2+溶液去除率达99.9%，去除能力是天然沸石的1.5倍以上；对天然沸石无法去除的在水中以阴离子形式存在的Cr6+，还可实现还原与吸附，对初始浓度为20mg/L的Cr6+的去除率达到99%以上。 5、本专利技术沸石负载纳米铁材料的制备工艺简单可控，成本低廉，可大规模生产，有望在实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于去除水体中重金属的沸石负载纳米铁材料，其特征在于它由沸石和负载在沸石颗粒孔隙及表面的纳米铁构成，所述沸石平均粒径为20～100目，所述纳米铁的负载量为1wt%～1.3wt%，纳米铁粒径为50～200nm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥科，韩占涛，王平，张威，马春晓，韩梅，
申请(专利权)人：中国地质科学院水文地质环境地质研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13
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