本发明专利技术公开了一种载纳米零价铁基PVDF复合材料及其制备方法和应用，其主要制备方法包括：（1）预处理PVDF微孔滤膜；（2）以丙烯酸（AA）为功能单体，功能化PVDF滤膜；（3）将功能化的PVDF滤膜分别浸入钠盐和可溶性铁盐溶液中进行离子交换，将铁离子负载到功能化的PVDF滤膜上；（4）再将PVDF滤膜浸入硼氢化盐溶液中，通过强还原作用形成载纳米铁基PVDF复合材料；利用本发明专利技术材料具有的还原作用，在室温条件下分别对模拟染料废水、重金属废水和无机阴离子废水进行修复；本发明专利技术过程简便易操作、成本低，纳米铁颗粒分散性好、易回收，降低了因纳米颗粒流失进水体而导致的生态风险，进而提高了该复合材料的使用周期，不失为一种环境友好型环境修复材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理
，涉及一种水处理用的载纳米零价铁基PVDF复合材料及其制备方法，及该复合材料应用于染料废水的脱色、废水中重金属离子和无机阴离子的去除。
技术介绍
过去的15年的实验室和野外测试表明:纳米零价铁颗粒作为一种新兴的工程纳米材料，在受污染水体和土壤修复方面表现出优越的去除和降解能力。所谓纳米铁颗粒是指粒径在I 100 nm的铁颗粒。由于尺寸小，因而相对于微米尺寸的铁颗粒，纳米铁颗粒具有较高的比表面和反应活性；同时，铁本身具有成本低廉和环境友好的特性，这都是其被广泛运用于去除各类环境污染物如重金属离子、卤代有机物、无机阴离子和大分子染料等的原因。虽然纳米零价铁技术在修复污染环境方面具有广阔的发展潜力，但其在实际运用中却面临如下工程难题:(1)纳米零价铁颗粒小的尺寸能带来高的反应活性，但将其运用于固定床或流动系统的环境修复时，却遭遇过大的压力损失和质量传递困难的问题；(2)纳米级的铁颗粒具有高的表面能，加上铁颗粒之间本身具有较强的磁性，使得纳米零价铁颗粒易于团聚，以致于形成微米尺寸的铁颗粒，这就使得纳米颗粒运用于环境修复时其反应活性大减，进而使降解的产物不彻底，甚至会产生毒性更大的中间产物；(3)纳米铁颗粒运用于地下水原位修复时，很难实现颗粒分离和重复利用，导致颗粒流向生态系统进而产生潜在的生态环境风险；(4)由于地下水中水文条件和各理化参数的复杂性和多样性，纳米铁颗粒修复环境时，其降解目标污染物的性能得不到很好的评估。上述问题都向纳米零价铁技术的工程运用提出了挑战，为了解决这些问题，许多研究人员提出了对应的策略。为提高纳米铁的脱氯性能和速率，第二种金属元素(如Pd和Ni)被用来合成纳米零价铁的双金属颗粒增加脱氯效率。另外各种纳米零价铁基的复合材料通过负载或表面修饰的方法在实验室被成功合成，这些复合材料在颗粒尺寸和流动性方面具有很好的可控性。常用于负载纳米铁基的载体有活性炭、二氧化硅、膨润土和有机高分子载体。相对于无机载体，有机高分子化合物因具有可控的多孔结构和表面化学性能及良好的机械强度常被用作载体合成载纳米铁基复合材料，新制成的复合材料耦合了纳米颗粒和载体材料各自的优良性能，这也使纳米铁基颗粒重复利用成为可能。有文献报道了纳米零价钯/铁双金属颗粒被成功负载在聚醚砜、尼龙66和聚偏氟乙烯膜上，实验结果表明负载的纳米颗粒团聚被减弱，分散性得到提高，同时其催化降解性能也得到了提高。在纳米颗粒修饰方面，张伟贤课题组利用具有生物降解的聚乙烯醇-醋酸乙烯酯-衣康酸(PV3A)作为分散剂，将纳米零价铁颗粒包覆在PV3A聚合物内形成修饰性纳米零价铁颗粒。实验证明，PV3A修饰的纳米颗粒的分散性能得到了提高，而且与水体中三氯乙烯作用时，其降解性能高于未修饰的纳米铁颗粒。又如赵东业课题组分别用淀粉(Starch)和羧甲基纤维素(CMC)对纳米零价铁颗粒进行了修饰并成功运用于野外测试。另外也有用具丙烯酸(PAA)和聚乙二醇(PEG)来分散纳米零价铁颗粒。虽然上述文献报道的这些分散剂对改善纳米零价铁颗粒有一定效果，然而以颗粒状态形式存在于水体的纳米零价铁颗粒易随水体迀移，不能很好的回收，易造成潜在的二次污染和环境风险。因此，合成一种制备工艺简单、降解性能好和可回收性强的纳米零价铁基复合材料变得尤为重要。针对该复合材料的要求，本专利技术以PVDF为载体合成纳米零价铁基复合材料，以实现纳米零价铁颗粒的高效、长期的使用。PVDF微孔滤膜是一种耐酸耐碱性强、机械性能好和耐高温有机多孔滤膜，但是PVDF滤膜具有很强的疏水性，这使得PVDF在纳滤和超滤方面表现出膜易污染、膜孔易堵塞和难于亲水化等问题。目前，关于疏水性PVDF微孔滤膜成品的亲水化，还没有一种简单易操作的亲水化方案报道。考虑到PVDF微孔滤膜的诸多优点，本专利技术釆用“填孔”的方法，以丙烯酸(AA)为功能单体对疏水性的PVDF滤膜进行亲水化处理，以获得含-COOH功能团的PVDF，为后续合成载纳米零价铁基PVDF复合材料提供反应的介质条件。文献检索结果表明:在本专利技术完成前，还没有一种釆用此法来合成水处理用的载纳米零价铁基PVDF复合材料的报道。参考文献:[I]B.S.Kaduj Y.D.Sathej A.B.1ngle, R.C.Chikatej K.R.Patilj C.V.Rode, Applied Catalysis B: Environmental 2011，104, 407。[2] L B.Hochj Ε.J.Mack, Β.W.Hydutskyj J.M.Hershmanj J.M.Skluzacekj T.E.Malloukj Environ Sci Technol 2008，42, 2600。[3] S.E Ponder, J.G.Darabj T.E.Malloukj Environ Sci Technol 2000，34, 2564。 [4] S.R.Kanelj J.Grenechej H.Choi, Environ Sci Technol 2006，40, 2045。[5] F.He，D.Zhao, Applied Catalysis B: Environmental 2008，84, 533。[6] F.He，D.Zhao, Environ Sci Technol 2007，41, 6216。[7] F.He，D.Zhao, C.Paul, Water Res 2010，44, 2360。[8] Y.Fang, S.R Al-Abedj Applied Catalysis B: Environmental 2008，78, 371。[9] Y.Liuj S.A.Majetichj R.D.Tilton, D.S.Shollj G.V.Lowry,Environ Sci Technol 2005，39, 1338。[10]W.Zhang, C.Wang, H.Lien, Catal Today 1998，40, 387。[11]C.Wang, W.Zhang, Environ Sci Technol 1997，31, 2154。[12]Y.Zhang, Y.Li, J.Li, L Huj X.Zheng, Chem Eng J 2011, 171, 526。[13]F.S.Freyriaj B.Bonellij R.Sethi, M.Armandij E.Bellusoj E.Garronej The Journal of Physical Chemistry C 2011，115, 24143。[14]H.Shuj M.Chang, C.Chen, P.Chen, J Hazard Mater 2010，184, 499。[15] S.Xiao, M.Shenj R.Guoj S.Wang, X.Shij The Journal of PhysicalChemistry C 2009，113, 18062。[16] S.Xiao, S.Wuj M.Shenj R.Guoj Q.Huang, S.Wang, X.Shij ACSApplied Materials & In ter faces 2009，I, 28本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种载纳米零价铁基PVDF复合材料的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：（1）先将聚偏氟乙烯微孔滤膜浸入无水乙醇中浸泡0.5～4?h，然后将PVDF微孔滤膜转移至去离子水浸泡36～72?h，完成PVDF微孔滤膜的预处理；（2）将预处理的PVDF微孔滤膜浸入丙烯酸的功能化溶液中3～5?min后，取出滤膜置于90～120℃真空干燥箱烘干后，将所得功能化滤膜浸入去离子水中36～72?h，即得含有?COOH功能团的PVDF微孔滤膜；（3）将含有?COOH功能团的PVDF微孔滤膜浸入钠盐溶液中进行钠离子交换4～24?h后取出，用去离子水漂洗滤膜2～3次；（4）再将含有?COONa官能团的PVDF微孔滤膜浸入铁盐溶液中进行铁离子交换4～24?h后取出，用去离子水漂洗滤膜2～3次；（5）在厌氧条件下，将含有Fe2+、Fe3+或Fe3+的PVDF微孔滤膜浸入硼氢化盐溶液中还原30～120?min后，取出依次用去离子水和乙醇漂洗滤膜2～3次，即得载纳米零价铁基PVDF复合材料，贮存在无水乙醇中密封保存、备用。
【技术特征摘要】
1.一种载纳米零价铁基PVDF复合材料的制备方法，其特征在于按如下步骤进行: (1)先将聚偏氟乙烯微孔滤膜浸入无水乙醇中浸泡0.5 4 h，然后将PVDF微孔滤膜转移至去离子水浸泡36 72 h，完成PVDF微孔滤膜的预处理； (2)将预处理的PVDF微孔滤膜浸入丙烯酸的功能化溶液中3 5min后，取出滤膜置于90 120°C真空干燥箱烘干后，将所得功能化滤膜浸入去离子水中36 72 h，即得含有-COOH功能团的PVDF微孔滤膜； (3)将含有-COOH功能团的PVDF微孔滤膜浸入钠盐溶液中进行钠离子交换4 24h后取出，用去离子水漂洗滤膜2 3次； (4)再将含有-COONa官能团的PVDF微孔滤膜浸入铁盐溶液中进行铁离子交换4 24h后取出，用去离子水漂洗滤膜2 3次； (5)在厌氧条件下，将含有Fe2+、Fe3+或Fe3+的PVDF微孔滤膜浸入硼氢化盐溶液中还原30 120 min后，取出依次用去离子水和乙醇漂洗滤膜2 3次，即得载纳米零价铁基PVDF复合材料，贮存在无水乙醇中密封保存、备用。2.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：王向宇，杨佳诚，祝敏平，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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