本发明专利技术提供了一种以蒙脱石为载体的纳米零价铁及其制备方法和应用，该方法的工艺步骤为：将七水合硫酸亚铁溶解，按比例将可溶性淀粉及蒙脱石颗粒加入七水合硫酸亚铁溶液中，得到混合液；将得到的混合液超声后搅拌，得到前驱液；将得到的前驱液在持续搅拌的条件下按比例加入硼氢化钠或硼氢化钾溶液，继续搅拌一段时间，再进行固液分离，获得的固体即为以蒙脱石为载体的纳米零价铁。本方法制备的以蒙脱石为载体的纳米零价铁能够充分利用蒙脱石层间及表面空间，活性和稳定性高且能减少纳米零价铁聚合，在处理含六价铬的废水时有着显著的效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料领域，特别涉及一种以蒙脱石为载体的纳米零价铁，及其制备方法和应用。
技术介绍
纳米零价铁因其还原能力强，原料廉价易得，在使用中不易导致二次污染，并且有高效去除底泥或水体中的污染物如含卤代·有机物、硝基芳香化合物和重金属离子等的优点，在废水处理领域有较大的应用前景。但纳米零价铁在实际应用中仍有较多限制，主要体现在纳米零价铁颗粒在溶液中容易发生团聚，从而大大降低了其反应活性及利用效率；纳米零价铁的活性高，其会和水中的氧气及水反应，从而降低了目标污染物的去除率；纳米零价铁在酸性条件下活性提高，但在实际应用中酸性条件会腐蚀设备；纳米零价铁在水溶液中难以回收。在中国专利技术专利申请公开说明书201110158838. X中公开了一种制备蒙脱石原位插层式纳米零价铁的方法，先制备出Fe3+饱和的蒙脱石，然后用HCl进行酸处理，最后用KBH4处理酸处理后的Fe3+饱和的蒙脱石，获得的蒙脱石负载零价铁复合材料中零价铁处于蒙脱石层间。其以Fe3+饱和的蒙脱石为载体，防止了纳米零价铁的团聚，保护了零价铁避免被氧化。现有技术存在的缺点是蒙脱石原位插层式纳米零价铁复合材料中零价铁仅处于蒙脱石层间，蒙脱石层状表面没有得到充分利用，蒙脱石层状表面也是零价铁理想的模板，但在上述专利中纳米零价铁处于占蒙脱石一小部分的层间，占大部分比例的表面没得到充分利用；纳米零价铁在Fe3+饱和的蒙脱石中还是有部分团聚，从而降低了其反应活性及利用效率。
技术实现思路
本专利技术是为了克服上述现有技术存在的缺点提出的，其所解决的技术问题是提供一种能够充分利用蒙脱石层间及表面空间，并且纳米零价铁团聚低的以蒙脱石为载体的纳米零价铁的制备方法，以及用这种方法制备的以蒙脱石为载体的纳米零价铁及其应用。为此，本专利技术提供了一种以蒙脱石为载体的纳米零价铁的制备方法，其包括如下步骤(I)将七水合硫酸亚铁溶解，按比例将可溶性淀粉及蒙脱石颗粒加入七水合硫酸亚铁溶液中，得到混合液；(2)将步骤(I)中得到的混合液超声后搅拌，得到前驱液；(3)将步骤(2)中得到的前驱液在持续搅拌的条件下按比例加入硼氢化钠或硼氢化钾溶液，继续搅拌一段时间，再进行固液分离，获得的固体即为以蒙脱石为载体的纳米零价铁。优选地，步骤(I)中所述七水合硫酸亚铁溶液的浓度为O. 70 O. 74mol / L，所述七水合硫酸亚铁、可溶性淀粉和蒙脱石的质量比为25 30:1:4 9。优选地，步骤(I)中还可以在所述七水合硫酸亚铁溶液中加入无水乙醇，所述无水乙醇和所述七水合硫酸亚铁溶液的体积比为1:1 3。优选地，步骤(2)中所述超声的功率为200 300W，所述超声的时间为10 15min ;所述搅拌的速率为1000 1100r/min,所述搅拌的时间为4. 5 5. 5h。优选地，步骤(2)在搅拌的同时以O. 5 O. 8mL/min往所述混合液中通入惰性气体。优选地，步骤(3)中所述硼氢化钠或硼氢化钾溶液的浓度为2. I 2. 5mol / L，加入的速率为O. 003 O. 007mL/s，所述硼氢化钠或硼氢化钾溶液中的硼酸根和七水合硫酸 亚铁的物质的量比为2. 5 4:1。优选地，步骤(3)中所述搅拌的速率为1000 IlOOr / min，所述时间为O. 5 I. 5h,且在搅拌同时以O. 5 O. 8mL/min往所述前驱液中通入惰性气体。优选地，步骤(I)中所述蒙脱石颗粒还可以为钾饱和蒙脱石颗粒，所述钾饱和蒙脱石颗粒的制备方法如下将氯化钾溶液和蒙脱石颗粒混合后在振荡箱中以175 185rmp摇匀混合9 IOh后进行离心，倾倒出上层清液，取出下层固体颗粒；在所述下层固体颗粒中再加入氯化钾溶液并重复以上步骤3 4次，得到预钾饱和蒙脱石；将所述预钾饱和蒙脱石和去离子水混合后在振荡箱中以175 185rmp摇匀混合9 IOh后进行离心，反复清洗至用硝酸银溶液检测不出含有氯离子后进行冷冻干燥，即得到钾饱和蒙脱石颗粒。本专利技术进一步提供了由上述方法制备的以蒙脱石为载体的纳米零价铁，所述纳米零价铁具有单分散的球状或椭球状形貌，所述纳米粒子的平均粒径为50 150nm。本专利技术还提供了上述以蒙脱石为载体的纳米零价铁在处理含六价铬的废水中的应用。本专利技术以蒙脱石为载体，加入淀粉稳定剂后将二价铁液相还原为零价，从而获得活性和稳定性高且能减少纳米零价铁聚合的以蒙脱石为载体的纳米零价铁。蒙脱石是硅-氧四面体夹一层铝-氧八面体结构，这种层结构相互叠加而形成硅铝酸盐晶体，蒙脱石的结构特性为纳米零价铁提供了较理想的模板。蒙脱石可膨胀的层结构和表面电荷引力在一定程度上限制了纳米零价铁的相互接触、移动和团聚，在制备过程中加入淀粉也能进一步分散和稳定纳米零价铁，使纳米零价铁充分分散在蒙脱石层间及表面上。本专利技术制备的以蒙脱石为载体的纳米零价铁在去除各种废水中的污染物，特别是如电镀废水、冶金废水及印染废水中的六价铬有着显著的效果。将制得的以蒙脱石为载体的纳米零价铁直接投入废水中，利用蒙脱石对污染物的吸附和纳米零价铁对污染物的还原转化，快速将污染物降解并去除。附图说明图I为本专利技术实施例I制备的以蒙脱石为载体的纳米零价铁的透射电子显微镜照片。图2为本专利技术实施例I制备的以蒙脱石为载体的纳米零价铁的X射线衍射图(XRD)0图3为本专利技术实例I制备的以蒙脱石为载体的纳米零价铁的X射线电子能谱图(XPS)0图4为本专利技术实施例2制备的以钾饱和蒙脱石为载体的纳米零价铁的透射电子显微镜照片。图5为不同量的以蒙脱石为载体的纳米零价铁和以钾饱和蒙脱石为载体的纳米零价铁处理Cr (VI)水溶液的去除率图。图6为以蒙脱石为载体的纳米零价铁处理不同pH值的Cr(VI)水溶液的去除率 图。具体实施例方式为使专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。本专利技术的以蒙脱石为载体的纳米零价铁的制备方法流程如下第一步将七水合硫酸亚铁溶解，按比例将可溶性淀粉及蒙脱石颗粒加入七水合硫酸亚铁溶液中，得到混合液。可溶性淀粉的加入能进一步分散和稳定纳米零价铁，其分子式一般为(C6H1(l05)n。从便利角度出发，一般将七水合硫酸亚铁溶液的浓度控制在O. 70 O. 74mol / L，并且七水合硫酸亚铁、可溶性淀粉和蒙脱石的质量比为25 30:1:4 9。亚铁离子较容易被氧化，因此可在七水合硫酸亚铁溶液中加入无水乙醇，并且无水乙醇和七水合硫酸亚铁溶液的体积比为1:1 3。第二步将第一步中得到的混合液超声后搅拌，得到前驱液。可以控制超声的功率为200 300W，超声的时间为10 15min，搅拌的速率为1000 1100r/min，搅拌的时间为4. 5 5. 5h。同样为了进一步避免亚铁离子被氧化，在搅拌的同时以O. 5 O. 8mL/min往混合液中通入惰性气体，惰性气体有多种选择如氩气、氮气等。第三步将第二步中得到的前驱液在持续搅拌的条件下按比例加入硼氢化钠或硼氢化钾溶液，继续搅拌一段时间，再进行固液分离，获得的固体即为以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以蒙脱石为载体的纳米零价铁的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）将七水合硫酸亚铁溶解，按比例将可溶性淀粉及蒙脱石颗粒加入七水合硫酸亚铁溶液中，得到混合液；（2）将步骤（1）中得到的混合液超声后搅拌，得到前驱液；（3）将步骤（2）中得到的前驱液在持续搅拌的条件下按比例加入硼氢化钠或硼氢化钾溶液，继续搅拌一段时间，再进行固液分离，获得的固体即为以蒙脱石为载体的纳米零价铁。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：江鸿，张园园，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
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