本发明专利技术提供一种用于降解水中卤代烃的脱卤材料，具体涉及一种纳米Ｎｉ／Ｆｅ双金属材料，其是由纳米铁和包覆在纳米铁外部的纳米镍所构成的纳米颗粒，其中，镍占总质量的０～３８％，该材料颗粒的平均粒径为２０～６０ｎｍ。该材料除具备纳米Ｆｅ的脱卤反应性能外，还具有脱卤速度快，无ＴＣＥ、ＤＣＥ和ＶＣ（氯乙烯）这些有毒的中间卤代产物累积，容易保存的优点，且造价低廉。
A nano Ni/Fe bimetallic material for degradation of halogenated hydrocarbons in water
The present invention provides a method for removal of halogen materials degradation of halogenated hydrocarbons, in particular relates to a nano Ni / Fe bimetallic material, which is composed of nano iron and nano nickel coated by nano iron outside the nanoparticles, which accounted for 0 of the total mass of Ni ~ 38%, the average particle size of granular materials 20 ~ 60nm. In addition to the material removal performance of nano halogen Fe, also has the dehalogenation speed, TCE, DCE and VC (vinyl chloride) these toxic halogenated intermediate product accumulation, easy to save, and low cost.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于降解水中卤代烃的脱氯材料，具体涉及一种纳米Ni/Fe双金属材料。
技术介绍
"零价铁技术"应用于水处理的研究起步很早，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1、 该技术需要一个很长的水力停留时间， 一般需要10 18个小时；2、 零价铁颗粒降解氯代烃时反应活性低，DCM (二氯甲烷)不能被有效地降 解，且有氯代程度更低、毒性更强的中间产物形成和累积(Gillham R W， et al. Ground Water. 1994, 32: 958- 967)。近年来，纳米颗粒因具有高的比表面积、多级比表面和高表面能而倍受人们 关注。纳米材料和还原脱氯技术的结合使反应速率得到大幅度提高。同时理论计 算表明，当颗粒的粒径小于lpm，在多孔介质中，重力对胶体颗粒的运动和沉积 影响很小，布朗运动(热运动)起主导作用(YaoKM,etal., Environ. Sci. Technol. 1971,5(1): 1105- 1112)。在水溶液中，只要轻微搅动，纳米颗粒就能够保持悬浮状 态。因此，不需建立反应格栅，纳米金属颗粒可直接注射到受污染的土壤、沉积 层和含水层用于氯代烃的就地处理(Lien H L， et al.， Colloid Surface A: Physiochem. Eng. Aspects. 2001， 191: 97-106)，也有用纳米铁去除重金属(Ponder S M， et al. Environ. Sci. Technol. 2000, 34: 2564-2569)和氮转化(如N(V) (Choe S, et al.， Chemosphere. 2000, 41: 1307- 1311)的报道，另外，纳米颗粒也可附着在固体支持 物上，如活性炭、沸石和硅藻土用于野外污染水体和工业废水处理，与传统的处 理技术如抽出-处理、曝气或反应格栅相比，它提供了一个相对低廉的选择方案 (Lien H L, et al. Journal of Environmental Engineering. 1999， 1042-1047)。Wang (Wang C B， et al. Environ.Sci.Technol.l997，31(7):2154-2156)报道过少量 的纳米Pd/Fe金属颗粒(2~5g/100mL)能够使TCE (三氯乙烯)禾卩PCBs (多氯联 苯)快速并完全脱氯，经标准化后的反应速率常数(KSA)比零价铁大10 100倍。 Lehigh大学Lien等(Lien H L. Nanoscale bimetallic particles for dehalogenation of halogenated aliphatic compounds. Lien Hsing-Lung，s Thesis(Ph.D)-Lehigh University.2000)用纳米双金属Pd/Fe对20种卤代脂肪烃(包括氯代甲烷、氯代乙烯、氯代 乙烷和三卤甲垸)进行脱卤试验时，发现纳米Pd/Fe除了对二氯甲烷和二氯乙烷没 有脱氯效果外，对其它的化合物都能有效脱氯，且脱氯产物为无毒的烃类如甲烷、 乙烷或乙烯。浙江大学周红艺(2003)和徐新华(2004)以纳米钯/铁作为反应材料，通过改 变污染物初始浓度、反应材料投加量和钯化率因素，判断其对a-氯酚降解的影响， 同时对脱氯机理进行了探讨。上述研究表明，在一种还原剂(如Fe、 Zn)的表面镀上一薄层起催化作用的 金属(如Pt、 Pd)，便能有效降低活化能同时提高脱氯速率，更为重要的是，可降 低氯代副产物的量。对于双金属体系，钯/铁对氯代烃的脱氯速率最快；同时，能 够产生更少的中间或最终产物。但钯为贵金属，工程应用成本较高。因此需要寻 找廉价催化剂来代替贵金属钯，为零价铁的技术应用提供一个更好的发展前景。
技术实现思路
为解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种纳米Ni/Fe双金属材料，其 可替代昂贵的Pd/Fe双金属作为降解水中卤代烃的脱氯材料。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于降解水中卤代烃的纳米Ni/Fe双金属材 料，其是由纳米镍包覆纳米铁所构成的纳米颗粒，其中，镍占总质量的0~38%， 优选为2~8%，更优选为2%，该颗粒的平均粒径为20~60nm。上述的纳米Ni/Fe双金属材料，优选是通过以下步骤制备的a. 将水溶性Fe盐溶于含0 60%体积乙醇的水溶液中制成浓度为0.5 mol/L~ 饱和的Fe盐-乙醇-水溶液；b. 氮气环境，搅拌下加入0.5 3倍所述Fe盐摩尔量的NaBH4，得到黑色纳米 铁颗粒；c. 氮气环境下先后用0.2 1.0 mol/L HC1和去氧去离子水各洗涤纳米铁颗粒 3 5遍；d. 用浓度为0.1 mmol/L~l mol/L水溶性Ni盐的0~60%体积乙醇水溶液浸泡 上述纳米铁颗粒0.5~30分钟，即制得纳米Ni/Fe双金属；e. 将制得的纳米Ni/Fe双金属用无水乙醇洗涤3 5次；f. 过滤、烘干。上述的纳米Ni/Fe双金属材料，更优选是通过以下步骤制备的.. a.将水溶性Fe盐溶于含30~50%体积乙醇的水溶液中制成浓度为0.8~1.2 mol/L的溶液；b. 氮气环境，搅拌下加入1.2 2倍所述Fe盐摩尔量的NaBH4，得到黑色纳米 铁颗粒；c. 氮气环境下先后用0.2 1.0 mol/L HC1和去氧去离子水各洗涤纳米铁颗粒 3 5遍sd. 用浓度为0.001-0.2 mol/L水溶性Ni盐的30~50%体积乙醇-水溶液浸泡上 述纳米铁颗粒5~20分钟，即制得纳米Ni/Fe双金属颗粒；e. 将制得的纳米Ni/Fe双金属颗粒用无水乙醇洗涤3 5次；f. 过滤、烘干。上述的纳米Ni/Fe双金属材料，特别优选是材料通过以下步骤制备的a. 将水溶性Fe盐溶于含30%体积乙醇的水溶液中制成浓度为1 mol/L的溶液；b. 氮气环境，搅拌下加入1.6倍所述Fe盐摩尔量的NaBH4，得到黑色纳米铁 颗粒；c. 氮气环境下先后用0.5 mol/L HC1和去氧去离子水各洗涤纳米铁颗粒3 5遍；d. 用浓度为0.002mol/L水溶性Ni盐的30%体积乙醇-水溶液浸泡上述纳米铁 颗粒10-20分钟，即制得纳米Ni/Fe双金属颗粒；e. 将制得的纳米Ni/Fe双金属用无水乙醇洗涤3 5次；f. 过滤、烘干。上述的纳米Ni/Fe双金属材料，其中，该烘干步骤的温度可以为40 120°C。 上述的纳米Ni/Fe双金属材料，其中，该水溶性Fe盐可选自氯化铁或硫酸铁。 上述的纳米Ni/Fe双金属材料，其中，该水溶性Ni盐可选自氯化镍或硫酸镍。 本专利技术的有益效果在于本专利技术的纳米Ni/Fe双金属材料具有良好的脱卣反应 性能，对PCE、 CT和TCM均有明显的脱卤作用，除具备纳米Fe的脱卤反应性 能外，还具有脱卤速度快，无TCE、 DCE和VC (氯乙烯)这些有毒的中间卤代 产物累积，容易保存的优点，且造价低廉。附图说明图1所示为用H-8100型透射电子显微镜，放大8万倍时观察到的未含乙醇的 Fe盐溶液制得的纳米Fe的透射电镜谱图(TEM)。图2所示为用H-8100型透射电子显微镜，放大8万倍时观察到的含30%体积 乙醇本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于降解水中卤代烃的纳米Ｎｉ／Ｆｅ双金属材料，其特征在于，其是由纳米镍包覆纳米铁所构成的纳米颗粒，其中，镍占总质量的０～３８％，该颗粒的平均粒径为２０～６０ｎｍ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘菲，黄园英，陈鸿汉，何江涛，缪德仁，刘玉龙，谢李，罗锡明，赵立谦，贾智彬，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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