CN110813251B - 一种改性纳米材料及其在含锑废水处理中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种改性纳米材料及其在含锑废水处理中的应用，属于环境保护技术领域，该改性纳米材料包括纳米零价铁，稳定剂；其中，稳定剂选自淀粉，聚乙二醇之一，稳定剂经乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸改性。该纳米材料能够减少CO3 2‑与PO4 3‑在水溶液中水解产生的OH‑与吸附剂表面上的Sb(OH)6‑产生竞争吸附，提高对Sb(V)的去除效果。本发明还提供一种铁基纳米材料的制备方法，该方法能够增加负载材料的比表面积，增加负载材料表面的‑COOH或‑OH，增加负载材料对锑的吸附位点，且具有绿色、环保、减少成本的特点。

Description

一种改性纳米材料及其在含锑废水处理中的应用
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种改性纳米材料及其在含锑废水处理中的应用。
背景技术
近年来，地表水、地下水及土壤中的重金属、有机物、新型痕量污染物的污染越发严重，寻找高效、绿色、可持续的治理方法一直是研究人员的研究热点。利用铁系材料作为修复剂对污染场地进行修复是常见的绿色修复技术之一。纳米零价铁具有环境友好、成本低廉、修复效率高的特点，其对受污染水体和土壤的修复研究受到研究人员的广泛关注。纳米零价铁(nZVI)颗粒的粒径在1-100nm，具有特殊的小尺寸效应和表面效应，而且也有比表面积和表面能大的特点。不仅可以提高零价铁颗粒的反应活性和处理效率，而且也使其具有更优越的吸附性能和更高的还原活性。纳米铁特有的优势使其在环境污染领域中有着很好的应用前景，纳米铁颗粒对有机物、无机盐、重金属及染料污染的处理方面有较好的效果。然而nZVI实际应用中也存在不少问题：nZVI表面能量高且具有磁性，容易团聚形成链状或更大的聚集体使比表面积减少，降低在土壤空隙和地下水中的迁移性；nZVI的还原性很强，因此化学性质不稳定，表面被铁氧化物或羟基氧化物所覆盖，成钝化层会降低反应活性；同时，nZVI具有极细小的颗粒尺寸，在实际应用分离困难，易于流失，造成二次污染，带来潜在的生态和环境风险。
现有技术如授权公告号为CN 103721715B的中国发明专利，公开一种负载活性炭纳米零价铁材料，其特征在于载体为颗粒状的活性炭，活性炭的粒径在0.2-0.45mm之间，活性炭的比表面积1500m2以上，固载无机材料为纳米零价铁颗粒，负载的铁为零价态的Fe，负载的纳米零价铁颗粒的尺寸为1-100nm，Fe的含量在200-2000mg/g。不但同时具有活性炭的优良的吸附作用与纳米铁的强的还原作用，而且负载型纳米铁以铁为阳极，C为阴极组成原电池，对还原反应具有促进作用，对污染物的催化降解有极大作用，为环境微污染物(如重金属离子，大分子染料和卤代有机物等)的深度净化和安全控制提供更好的技术支持。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁基纳米材料，该铁基纳米材料能够减少CO3 2-与PO4 3-在水溶液中水解产生的OH-与吸附剂表面上的Sb(OH)6-产生竞争吸附，提高对Sb(V)的去除效果。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
提供一种铁基纳米材料，包括纳米零价铁，稳定剂，纳米零价铁经稳定剂改性；其中，稳定剂选自淀粉，聚乙二醇之一，稳定剂经乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸改性，改性淀粉或改性聚乙二醇与所述纳米零价铁的质量比为0.05-0.3:1。共存阴离子CO3 2-，PO4 3-容易抑制纳米零价铁对锑(Sb)的吸附，尤其是对Sb(V)的吸附。用乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸改性的淀粉，乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸改性的聚乙二醇对纳米零价铁进行表面改性，能够增加材料表面的羧基基团，减少CO3 2-与PO4 3-在水溶液中的水解，进而减少CO3 2-与PO4 3-在水溶液中水解产生的OH-与吸附剂表面上的Sb(OH)6-产生竞争吸附，增加对Sb(OH)6-静电吸附，提高对Sb(V)的去除效果；提高了纳米零价铁颗粒之间的静电斥力，从而提高纳米零价铁的分散性，提高纳米零价铁的反应活性。
在某些实施方案中，稳定剂为淀粉。
在某些实施方案中，淀粉经乙二胺四乙酸和苹果酸改性。
提供一种铁基纳米材料，包括纳米零价铁，稳定剂，负载材料；其中，稳定剂包括淀粉，稳定剂经乙二胺四乙酸和苹果酸改性，负载材料选自沸石、生物炭、石墨烯、高岭石、硅藻土、羟基磷灰石、膨润土之一。
在某些实施方案中，负载材料为生物炭。
在某些实施方案中，铁/负载材料的质量比为1.5-2.5:1。不同质量的负载模板对纳米零价铁颗粒分散性有着很大的影响，当负载材料含量较少时会导致纳米零价铁颗粒分散不均产生团聚效果从而导致其去除效率低，当负载材料含量较多时会影响纳米零价铁颗粒的形成从而导致其对锑的去除率下降，本发明提供的铁/负载材料的质量比的条件下去除锑的效果最佳。
本发明的另一个目的在于一种铁基纳米材料的制备方法，该方法能够增加负载材料的比表面积，增加负载材料表面的-COOH或-OH，增加负载材料对锑的吸附位点，且具有绿色、环保、减少成本的特点。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
提供一种铁基纳米材料铁基纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、改性稳定剂的制备；
S2、改性纳米零价铁的制备：将负载材料和硫酸亚铁的混合溶液加入容器中，搅拌，通入氮气，加入无水乙醇，滴加将绿茶提取液，同时缓慢加入所述步骤S1的溶液，进行微波辐射，充分反应，后进行超声处理，真空抽滤，蒸馏水和无水乙醇反复冲洗，干燥，研磨。本发明采用简化的一步合成法将纳米零价铁经表面改性后结合到负载材料的表面和内部，乙二胺四乙酸和苹果酸为多官能团小分子，其表面存在的-COOH或-OH吸附位点对锑有较强的吸附作用，采用本发明提供的制备方法，有利于将未反应的剩余乙二胺四乙酸和苹果酸均匀的结合在负载材料表面，有利于将淀粉改性纳米零价铁均匀分布在负载材料表面，增加负载材料的比表面积，从而增加负载材料表面的-COOH或-OH，增加负载材料对锑的吸附位点，增强铁基纳米材料对锑的吸附作用，且具有绿色、环保、减少成本的特点。
在某些实施方案中，微波辐射的功率为380-420W。
本发明提供一种乙二胺四乙酸改性淀粉或聚乙二醇在提高纳米零价铁对Sb(V)的去除效果中的用途。
本发明还提供一种上述铁基纳米材料在处理含锑废水中的用途。
本发明的有益效果为：
1)本发明通过用乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸改性的淀粉，乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸改性的聚乙二醇对纳米零价铁进行表面改性，能够增加材料表面的羧基基团，减少CO3 2-与PO4 3-在水溶液中的水解，进而减少CO3 2-与PO4 3-在水溶液中水解产生的OH-与吸附剂表面上的Sb(OH)6-产生竞争吸附，增加对Sb(OH)6-静电吸附，提高对Sb(V)的去除效果；
2)本发明采用简化的一步合成法将纳米零价铁经表面改性后结合到负载材料的表面和内部，进一步提高了纳米零价铁分散性和稳定性，采用本发明提供的负载方法，能够将纳米零价铁、未反应的剩余乙二胺四乙酸和苹果酸均匀分布在负载材料表面，增加负载材料的比表面积，从而增加负载材料表面的-COOH或-OH，增加负载材料对锑的吸附位点，增强铁基纳米材料对锑的吸附作用，且具有绿色、环保、减少成本的特点；
3)本发明通过对纳米零价铁进行稳定剂改性和负载改性，并对负载材料进行优化，对稳定剂进行优化，进一步提高纳米铁颗粒的分散度、物理稳定性、迁移能力和化学反应活性，从而提高对废水中锑的去除效果。
附图说明
图1为本发明试验例1中实施例1、实施例2、对比例1、对比例2的扫描电镜图；
图2为本发明试验例1中实施例3、对比例3、对比例4、对比例5、对比例6、对比例7的扫描电镜图；
图3为本发明试验例1中铁基纳米材料的比表面积图；
图4为本发明试验例1中傅里叶红外光谱图；
图5为本发明试验例2中铁基纳米材料对Sb(III)和Sb(V)的吸附量。
具体实施方式
除非另外说明，本文所提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献都以整体援引的方式并入本文中，如同将其全文进行阐述。
除非另外定义，本文所使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域普通技术人员通常所理解的相同含义。在相抵触的情况下，则以本说明书中的定义为准。
当以范围、优选范围或一系列上限优选值和下限优选值给出数量、浓度或其他数值或参数时，应理解其具体公开了由任何较大的范围限制或优选值和任何较小的范围限制或优选值的任何一对数值所形成的所有范围，而无论这些范围是否分别被公开。例如，当描述“1至5”的范围时，所描述的范围应解释为包括“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等范围。除非另有说明，在本文描述数值范围之处，所述的范围意图包括范围端值和范围内的所有整数和分数。
另外，在本发明的要素或组分之前的词语“一”和“一种”意图表示对于该要素或组分的出现(即发生)次数没有限制性。因此，“一”或“一种”应理解为包括一种或至少一种，除非明确表示数量为单数，否则单数形式的所述要素或组分也包括复数的情况。
本发明的实施方式，包括在发明内容部分中所述本发明的实施方式以及本文下述的任何其他的实施方式，均可任意地进行组合。
以下详述本发明。
提供一种铁基纳米材料，包括纳米零价铁，稳定剂，纳米零价铁经稳定剂改性；其中，稳定剂选自淀粉，聚乙二醇之一，稳定剂经乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸改性，改性淀粉或改性聚乙二醇与所述纳米零价铁的质量比为0.05-0.3:1，优选地，例如0.05:1、0.06:1、0.1:1、0.15:1、0.3:1等。共存阴离子CO3 2-，PO4 3-容易抑制纳米零价铁对锑(Sb)的吸附，尤其是对Sb(V)的吸附。用乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸改性的淀粉，乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸改性的聚乙二醇对纳米零价铁进行表面改性，能够增加材料表面的羧基基团，减少CO3 2-与PO4 3-在水溶液中的水解，进而减少CO3 2-与PO4 3-在水溶液中水解产生的OH-与吸附剂表面上的Sb(OH)6-产生竞争吸附，增加对Sb(OH)6-静电吸附，提高对Sb(V)的去除效果；提高了纳米零价铁颗粒之间的静电斥力，从而提高纳米零价铁的分散性，提高纳米零价铁的反应活性。
在某些实施方案中，稳定剂为淀粉。优选地，淀粉经乙二胺四乙酸和苹果酸改性。更为优选地，乙二胺四乙酸和苹果酸对淀粉进行改性的方法为：将一定量的淀粉与0.35-0.45mol/L的NaOH溶液加入四口瓶中，加热至74-76℃，期间不断进行搅拌，待淀粉充分糊化1-1.5h后，加入乙二胺四乙酸(固体淀粉与乙二胺四乙酸的质量比为1:1.5-2.3，优选地，例如1:1.5、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.3等)，加入苹果酸(固体淀粉与苹果酸的质量比为1:2.1-2.6，优选地，例如1:2.1、1:2.2、1:2.3、1:2.4、1:2.5、1:2.6等)，抽真空，将反应体系压力降至0.095-0.1MPa，再升温至80-90℃，反应7.5-9h。
提供一种铁基纳米材料，包括纳米零价铁，稳定剂，负载材料；其中，稳定剂包括淀粉，稳定剂经乙二胺四乙酸和苹果酸改性，负载材料选自沸石、生物炭、石墨烯、高岭石、硅藻土、羟基磷灰石、膨润土之一。优选地，负载材料为生物炭。
在某些实施方案中，铁/负载材料的质量比为1.5-2.5:1，优选地，例如1.5:1、1.7:1、1.8:1、2:1、2.2:1、2.5:1等。不同质量的负载模板对纳米零价铁颗粒分散性有着很大的影响，当负载材料含量较少时会导致纳米零价铁颗粒分散不均产生团聚效果从而导致其去除效率低，当负载材料含量较多时会影响纳米零价铁颗粒的形成从而导致其对锑的去除率下降，本发明提供的铁/负载材料的质量比的条件下去除锑的效果最佳。更为优选地，负载材料为生物炭。
本发明提供一种铁基纳米材料铁基纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、改性稳定剂的制备；
S2、改性纳米零价铁的制备：按照一定的质量比，称取七水合硫酸亚铁和负载材料，溶于去离子水中，取100mL负载材料和硫酸亚铁的混合溶液加入三口烧瓶，搅拌，通入氮气，加入50mL的无水乙醇，继续搅拌20-30min，滴加将绿茶提取液，同时缓慢加入所述步骤S1的溶液，然后微波辐射3-5min(优选地，例如3min、3.2min、3.8min、4min、4.1min、4.8min、5min等)，继续搅拌，充分反应至溶液呈黑色，后超声处理4-8min(优选地，例如4min、4.1min、4.2min、5min、6min、6.2min、6.9min、8min等)，真空抽滤，蒸馏水和无水乙醇反复冲洗，放入78-82℃真空干燥箱中干燥22-26h，研磨。本发明采用简化的一步合成法将纳米零价铁经表面改性后结合到负载材料的表面和内部，乙二胺四乙酸和苹果酸为多官能团小分子，其表面存在的-COOH或-OH吸附位点对锑有较强的吸附作用，采用本发明提供的制备方法，有利于将未反应的剩余乙二胺四乙酸和苹果酸均匀的结合在负载材料表面，有利于将淀粉改性纳米零价铁均匀分布在负载材料表面，增加负载材料的比表面积，从而增加负载材料表面的-COOH或-OH，增加负载材料对锑的吸附位点，增强铁基纳米材料对锑的吸附作用，且具有绿色、环保、减少成本的特点。
在某些实施方案中，微波辐射的功率为380-420W，优选地，例如380W、390W、394W、402W、410W、417W、420W等。
本发明提供一种乙二胺四乙酸改性淀粉或聚乙二醇在提高纳米零价铁对Sb(V)的去除效果中的用途。
本发明还提供一种上述铁基纳米材料在处理含锑废水中的用途。
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1：
一种铁基纳米材料的制备方法，包括：
乙二胺四乙酸和苹果酸对淀粉进行改性：将5g淀粉与100mL 0.4mol/L的NaOH溶液加入四口瓶中，加热至75℃，期间不断进行搅拌，待淀粉充分糊化1后，加入乙二胺四乙酸(固体淀粉与乙二胺四乙酸的质量比为1:1.8)，抽真空，将反应体系压力降至0.095MPa，再升温至80℃，反应8h，待反应体系降至室温后加入丙酮，经沉降、抽滤和烘干后得到粗的白色粘稠状产物。
改性纳米零价铁的制备：取100mL质量浓度为3g/L的改性淀粉溶液与100mL的1mol/L的硫酸亚铁溶液混合，在通入氮气的条件下搅拌30min，后滴入100mL 2.5mol/L的硼氢化钾溶液，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌5min至其充分反应，后用0.22μm微孔滤膜过滤，用去离子水冲洗3遍，抽干，转移至100mL无水乙醇中搅拌5min，过滤，无水乙醇冲洗3遍，丙酮冲洗一遍，抽滤，干燥，通氮研磨，得到淀粉改性的纳米零价铁颗粒。
实施例2：
一种铁基纳米材料的制备方法，包括：
乙二胺四乙酸对淀粉进行改性：将5g淀粉与100mL 0.4mol/L的NaOH溶液加入四口瓶中，加热至75℃，期间不断进行搅拌，待淀粉充分糊化1后，加入乙二胺四乙酸(固体淀粉与乙二胺四乙酸的质量比为1:1.8)，加入苹果酸(固体淀粉与苹果酸的质量比为1:2.3)，抽真空，将反应体系压力降至0.095MPa，再升温至80℃，反应8h。
改性纳米零价铁的制备：取100mL质量浓度为3g/L的改性淀粉与100mL的1mol/L的硫酸亚铁溶液混合，在通入氮气的条件下搅拌30min，后滴入100mL 2.5mol/L的硼氢化钾溶液，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌5min至其充分反应，后用0.22μm微孔滤膜过滤，用去离子水冲洗3遍，抽干，转移至100mL无水乙醇中搅拌5min，过滤，无水乙醇冲洗3遍，丙酮冲洗一遍，抽滤，干燥，通氮研磨，得到淀粉改性的纳米零价铁颗粒。
实施例3：
一种铁基纳米材料的制备方法，包括：
乙二胺四乙酸和苹果酸对淀粉进行改性：将5g淀粉与100mL 0.4mol/L的NaOH溶液加入四口瓶中，加热至75℃，期间不断进行搅拌，待淀粉充分糊化1后，加入乙二胺四乙酸(固体淀粉与乙二胺四乙酸的质量比为1:2)，加入苹果酸(固体淀粉与苹果酸的质量比为1:2.5)，抽真空，将反应体系压力降至0.095MPa，再升温至80℃，反应8h。
改性纳米零价铁的制备：按照铁/负载材料为2:1的质量比，称取20g七水合硫酸亚铁和2g生物炭，溶于去离子水中，取100mL负载材料和硫酸亚铁的混合溶液加入三口烧瓶，搅拌，通入氮气，加入50mL的无水乙醇，继续搅拌25min，滴加将绿茶提取液，同时缓慢加入乙二胺四乙酸和苹果酸对淀粉进行改性后的溶液，然后进行4min的410W微波辐射，继续搅拌，充分反应至溶液呈黑色，后进行5min超声振荡，真空抽滤，蒸馏水和无水乙醇反复冲洗，放入80℃真空干燥箱中干燥24h，通氮研磨，得生物炭负载淀粉改性纳米零价铁颗粒。
对比例1：
未用乙二胺四乙酸对淀粉进行改性，其余部分和实施例2完全一致。
对比例2：
未用乙二胺四乙酸和苹果酸对淀粉进行改性，其余部分和实施例2完全一致。
对比例3：
制备改性纳米零价铁时，未进行微波辐射，其余部分和实施例3完全一致。
对比例4：
制备改性纳米零价铁时，未进行超声处理，其余部分和实施例3完全一致。
对比例5：
制备改性纳米零价铁时，未进行微波辐射和超声处理，其余部分和实施例3完全一致。
对比例6：
未用乙二胺四乙酸和苹果酸对淀粉进行改性，其余部分和实施例3完全一致。
对比例7：
未用乙二胺四乙酸和苹果酸对淀粉进行改性，制备改性纳米零价铁时，未进行微波辐射和超声处理，其余部分和实施例3完全一致。
试验例1：
铁基纳米材料的表征：
取实施例1、实施例2、对比例1、对比例2的铁基纳米材料，用电子扫描显微镜对铁基纳米材料做扫描电子显微镜图，在不同放大倍数下观察材料表面的形态特征。实施例1、实施例2、对比例1、对比例2的扫描电镜图见图1。实施例3、对比例3、对比例4、对比例5、对比例6、对比例7的扫描电镜图见图2。
采用比表面积分析仪测定实施例3、对比例3、对比例4、对比例5、对比例6、对比例7的铁基纳米材料的比表面积。铁基纳米材料的比表面积见图3。
用傅里叶光谱仪对材料做傅里叶红外光谱，观察分析材料表面的官能团。傅里叶红外光谱图见图4。
由图4可以看出，与对比例1和对比例2相比，实施例1和实施例2的铁基纳米材料表面-OH伸缩振动的3462-3538cm-1吸收峰增加，且实施例2在次波段的吸收峰高于实施例1，存在-CH2-伸缩振动的2850cm-1吸收峰，存在C-N伸缩振动的1248cm-1吸收峰，存在羧基C＝O伸缩振动的1725cm-1吸收峰，存在羧基C-O伸缩振动的1425cm-1吸收峰，存在羧基O-H伸缩振动的2970cm-1吸收峰，这说明，用乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸对淀粉进行改性，能够使乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸成功连接到纳米零价铁材料的表面，从而增加材料表面的羧基基团。实施例2的铁基纳米材料表面羧基C-O伸缩振动的1425cm-1吸收峰明显强于实施例1，这说明，用乙二胺四乙酸和苹果酸对淀粉进行改性为增加铁基纳米材料表面羧基基团的更优方法。
由图1可以看出，与对比例1和对比例2相比，实施例1和实施例2的铁基纳米材料的团聚现象得到明显的改善，这说明，用乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸对淀粉进行改性，能够增加材料表面的羧基基团，提高纳米零价铁颗粒之间的静电斥力，从而提高纳米零价铁的分散性。
由图2可以看出，与对比例3、对比例4、对比例5、对比例6、对比例7相比，实施例3的生物炭表面附着了大量的纳米零价铁的微小球形颗粒，均匀分散在生物炭表面，无明显的团聚现象，这说明，制备改性纳米零价铁时，进行微波辐射和超声处理，有利于将淀粉改性纳米零价铁、未反应的剩余乙二胺四乙酸和苹果酸均匀结合在负载材料表面。
由图3可以看出，与对比例3、对比例4、对比例5、对比例6、对比例7相比，实施例3的铁基纳米材料的比表面积明显较高，这说明，制备改性纳米零价铁时，进行微波辐射和超声处理，有利于增加负载材料的比表面积。
试验例2：
反应在100mL的敞口烧杯中进行，反应温度水浴控制在25℃下，将10mg制备的铁基纳米材料加入到100mL 80mg/L Sb3+或Sb5+的溶液中，取阴离子CO3 2-与PO4 3-，调节离子浓度至0.01mol/L，吸附60min。溶液中包含0.001mol/L的硫酸钠(Na2SO4)作为背景电解质，用氢氧化钠或者硫酸溶液将反应液初始pH调节至5.0，利用机械搅拌器在250rpm的条件下进行混合并充分反应。随后取出溶液高速离心，并将溶液通过0.45μm微孔滤膜得到透明滤液待测。通过原子荧光-液相色谱联用仪测定溶液中剩余Sb(III)和Sb(V)的浓度根据吸附实验前后测得的锑浓度的差值，计算铁基纳米材料对锑的吸附量：
Q＝(C0-Ce)V/W
其中，Q为吸附量(mg·g-1)；C0和Ce分别为溶液初始浓度和吸附平衡浓度(mg·L-1)；V为加入的溶液体积(L)；W为吸附剂质量(g)。
铁基纳米材料对Sb(III)和Sb(V)的吸附量见图5。
由图5可以看出，实施例1和实施例2的铁基纳米材料对Sb(V)的吸附量明显高于对比例1和对比例2，这说明，用乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸对淀粉进行改性，能够增加材料表面的羧基基团，减少CO3 2-与PO4 3-在水溶液中的水解，进而减少CO3 2-与PO4 3-在水溶液中水解产生的OH-与吸附剂表面上的Sb(OH)6-产生竞争吸附，增加对Sb(OH)6-静电吸附，提高对Sb(V)的去除效果；实施例1和实施例2的铁基纳米材料对Sb(III)的吸附量明显高于对比例1和对比例2，这说明，用乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸和苹果酸对淀粉进行改性，能够增加材料表面的羧基基团，提高纳米零价铁颗粒之间的静电斥力，从而提高纳米零价铁的分散性，提高纳米零价铁的反应活性。实施例3的铁基纳米材料对Sb(III)和Sb(V)的吸附量明显高于对比例3、对比例4、对比例5、对比例6、对比例7，这说明，制备改性纳米零价铁时，进行微波辐射和超声处理，能够增加负载材料表面的-COOH或-OH，增加负载材料对锑的吸附位点，增强铁基纳米材料对Sb(III)和Sb(V)的吸附作用。

Claims (5)

1.一种铁基纳米材料，包括纳米零价铁，稳定剂，负载材料；
其中，所述稳定剂包括淀粉，所述稳定剂经乙二胺四乙酸和苹果酸改性，所述负载材料选自沸石、生物炭、石墨烯、高岭石、硅藻土、羟基磷灰石、膨润土之一；
所述的铁基纳米材料的制备方法包括以下步骤：
S1、改性稳定剂的制备：将一定量的淀粉与0.35-0.45mol/L的NaOH溶液加入四口瓶中，加热至74-76℃，期间不断进行搅拌，待淀粉充分糊化1-1.5h后，加入乙二胺四乙酸，固体淀粉与乙二胺四乙酸的质量比为1:1.5-2.3，加入苹果酸，固体淀粉与苹果酸的质量比为1:2.1-2.6，抽真空，将反应体系压力降至0.095-0.1MPa，再升温至80-90℃，反应7.5-9h，即得到步骤S1的溶液；
S2、改性纳米零价铁的制备：按照一定的质量比，称取七水合硫酸亚铁和负载材料，溶于去离子水中，取100mL负载材料和硫酸亚铁的混合溶液加入三口烧瓶，搅拌，通入氮气，加入50mL的无水乙醇，继续搅拌20-30min，滴加绿茶提取液，同时缓慢加入所述步骤S1的溶液，然后微波辐射3-5min，继续搅拌，充分反应至溶液呈黑色，后超声处理4-8min，真空抽滤，蒸馏水和无水乙醇反复冲洗，放入78-82℃真空干燥箱中干燥22-26h，研磨；
所述微波辐射的功率为380-420W；
所述铁/负载材料的质量比为1-3:1。
2.根据权利要求1所述的铁基纳米材料，其特征在于：所述负载材料为生物炭。
3.权利要求1或2所述的铁基纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、改性稳定剂的制备：将一定量的淀粉与0.35-0.45mol/L的NaOH溶液加入四口瓶中，加热至74-76℃，期间不断进行搅拌，待淀粉充分糊化1-1.5h后，加入乙二胺四乙酸，固体淀粉与乙二胺四乙酸的质量比为1:1.5-2.3，加入苹果酸，固体淀粉与苹果酸的质量比为1:2.1-2.6，抽真空，将反应体系压力降至0.095-0.1MPa，再升温至80-90℃，反应7.5-9h，即得到步骤S1的溶液；
S2、改性纳米零价铁的制备：将负载材料和硫酸亚铁的混合溶液加入容器中，搅拌，通入氮气，加入无水乙醇，滴加将绿茶提取液，同时缓慢加入所述步骤S1的溶液，进行微波辐射，充分反应，后进行超声处理，真空抽滤，蒸馏水和无水乙醇反复冲洗，干燥，研磨。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述微波辐射的功率为380-420W。
5.权利要求1或2所述的铁基纳米材料在处理含锑废水中的用途。
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