CN111892151A - 一种天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法 - Google Patents

一种天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111892151A
CN111892151A CN202010684641.9A CN202010684641A CN111892151A CN 111892151 A CN111892151 A CN 111892151A CN 202010684641 A CN202010684641 A CN 202010684641A CN 111892151 A CN111892151 A CN 111892151A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polyphenol
iron powder
reduced iron
micron
aqueous solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010684641.9A
Other languages
English (en)
Inventor
苏荣欣
张超
张亨利
黄仁亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN202010684641.9A priority Critical patent/CN111892151A/zh
Publication of CN111892151A publication Critical patent/CN111892151A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/70—Treatment of water, waste water, or sewage by reduction
    • C02F1/705—Reduction by metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/06—Contaminated groundwater or leachate

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

本发明公开了一种天然多酚‑还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法，包括：1)称取一定质量的多酚，用超纯水溶解，并超声5分钟使其完全溶解，制备成多酚的水溶液；2)将市售的微米级还原铁粉和碱金属的硼氢化物加入到上述多酚的水溶液中，充分反应，制备成悬浮溶液，其中所述多酚与微米级还原铁粉的摩尔比为(1～20)：100；3)向步骤2)制备的悬浮溶液中加入可溶性钯盐，充分反应；4)所得悬浮溶液加入到含有氯代烃污染物的水溶液中，充分反应，其中，所述氯代烃污染物与所述微米级还原铁粉的摩尔比为1：(50～500)。该方法脱氯效果好、生产成本较低、容易实施，可大规模生产。

Description

一种天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法
技术领域
本发明涉及地下水污染修复领域，具体而言，涉及一种天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法。
背景技术
氯代烃的理化性质比较稳定，具有密度大、难溶于水等特性，被广泛用在机械制造、化学生产等过程中。氯代烃可以通过挥发、泄漏和废弃物排放等方式进入到环境中，而且其在生物体内的易积累，具有致癌、致畸、致突变性，从而对环境和人体健康带来危害。因此降解污染土壤和水体中的氯代烃类物质有着非常迫切的需求。
零价铁具有性质活泼、还原性强等优点，被广泛用于地下水和土壤中有机氯化物、硝基苯类化合物和重金属的处理中。负载了Pd、Ni和Pt等金属的合金相对于单独的零价铁有更高的脱氯活性。但是以往使用的纳米零价铁，通过添加多酚实现对合成的纳米颗粒粒径的控制，并提高纳米零价铁的稳定性，但仍存在规模化制备困难、成本高等问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种易于实施、成本较低、可大规模生产的天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法。
为此，本发明采用的技术方案如下：
一种天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法，包括以下步骤，
1)称取一定质量的多酚，用超纯水溶解，并超声5分钟使其完全溶解，制备成多酚的水溶液；
2)将市售的微米级还原铁粉和碱金属的硼氢化物加入到上述多酚的水溶液中，充分反应，制备成悬浮溶液，其中所述多酚与微米级还原铁粉的摩尔比为(1～20)：100；
3)将上述悬浮溶液加入到含有氯代烃污染物的水溶液中，充分反应，其中，所述氯代烃污染物与所述微米级还原铁粉的摩尔比为1：(50～500)。
优选的是，向步骤2)制备的悬浮溶液中再加入可溶性钯盐，充分反应，制备成多酚稳定的含钯还原铁粉悬浮溶液，将该含钯还原铁粉悬浮溶液加入到含有氯代烃污染物的水溶液中，充分反应。
优选的是，所述碱金属的硼氢化物与所述微米级还原铁粉的摩尔比为(2～10)：1。
所述可溶性钯盐与所述微米级还原铁粉的质量比为1:(50～2000)，所述钯盐为氯亚钯酸钾。
所述多酚为单宁酸、原花青素和茶多酚中的至少一种。
所述氯代烃为氯乙烯、二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、氯仿的至少一种。
上述各步骤的反应温度均为15～40℃，优选的反应温度均为30℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明构建了以多酚为稳定剂和铁离子络合剂的高效脱氯体系，使用微米级零价铁取代纳米级零价铁，提高了反应物的稳定性；
2、本发明以天然多酚为铁离子螯合剂，螯合脱氯过程中形成的铁离子，能抑制还原铁粉表面铁泥的形成，有效克服了纳米零价铁易失活、规模化制备困难、成本高等问题，该方法容易实施、可大规模生产、成本较低；
3、该方法制备的天然多酚-还原铁粉复合药剂具有很高的反应活性，对氯乙烯、二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、氯仿等氯代烃具有很好的脱氯效能。
4、该方法在广泛的pH范围内(1～9)都表现出很好的脱氯性能。
附图说明
图1为本发明的部分实施例和对比例对氯仿的降解率图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面对本发明的天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法进行详细说明
实施例1
1)首先将22mg原花青素(PROC)溶解在25mL水中，超声5分钟，制得原花青素水溶液；
2)向所述原花青素水溶液中加入60mg市售微米级零价铁，混合摇匀，充分反应后制成多酚稳定的微米级还原铁粉悬浮溶液；
3)将80uL氯亚钯酸钾溶液(1.9mg/mL)稀释到1mL并快速加入到步骤2)得到的溶液中，之后将1.5mL浓度为50mg/mL的硼氢化钾溶液快速加入溶液中反应生成多酚稳定的钯掺杂还原铁粉；
上述步骤中，反应的方程式为：
Pd2++Fe0→Pd+Fe2+
Fe0+2H2O→Fe2++H2↑+2OH-
H2→2H*
式中，H*是Pd催化反应生成的活性氢。
上述步骤2)、3)的反应，均由水浴系统控制温度为30℃。
4)在30℃条件下，在步骤3)制备的天然多酚-还原铁粉复合药剂中，加入一定量的氯仿(CF)溶液，加入至CF的初始浓度为20mg/L，降解体系的pH值调节为8，封闭反应环境并将水浴摇床转速设置为120r/min，反应时间为90min。其中零价铁与污染物的摩尔比为200：1。反应开始后，按固定的时间间隔，每次用注射器取约0.5mL反应液放置在强磁体上，将铁颗粒与反应溶液分离，吸取上层溶液，用0.22微米注射膜过滤，最终获得的样品用高效液相色谱对对氯苯酚浓度进行测定。使用顶空气相色谱-质谱联用仪对所获得的样品进行测定，得到氯仿的浓度。
反应90min后，氯仿的降解效率为90％。
上述步骤的反应均在250mL螺口瓶中进行，用恒温水浴系统将合成和反应过程的温度控制在30℃。
其它实施例
在反应温度为30℃，氯仿在总反应体系的初始浓度为20mgL-1、RFe/p-CP为200:1以及碱金属的硼氢化物与可溶性铁盐的摩尔比均与实施例1相同的条件下，改变原花青素的含量和钯负载量，进行上述实验，实验结果见表1实施例2-6。
在原花青素含量相同的情况下，随着钯负载量的增加，脱氯效果提高，在钯负载量为0.25 wt％Pd/Fe时，脱氯效果最好；此后，随着钯负载量的增加，脱氯反应速率提高缓慢。在钯负载量一定的情况下，随着原花青素含量的增加，脱氯反应速率增加。
表1本发明的实施例和对比例对氯仿的降解效果
Figure BDA0002587099090000041
从上述的对比例和实施例数据可知，本发明方法制备的复合药剂比单一的Fe/Pd复合颗粒具有更好的脱氯效果。在反应温度为20-35℃时具有较好的脱氯性能，在30℃时脱氯性能最佳。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法，其特征在于，包括以下步骤，
1)称取一定质量的多酚，用超纯水溶解，并超声5分钟使其完全溶解，制备成多酚的水溶液；
2)将市售的微米级还原铁粉和碱金属的硼氢化物加入到上述多酚的水溶液中，充分反应，制备成悬浮溶液，其中所述多酚与微米级还原铁粉的摩尔比为(1～20)：100；
3)将上述悬浮溶液加入到含有氯代烃污染物的水溶液中，充分反应，其中，所述氯代烃污染物与所述微米级还原铁粉的摩尔比为1：(50～500)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：向步骤2)制备的悬浮溶液中加入可溶性钯盐，充分反应，制备成多酚稳定的含钯还原铁粉悬浮溶液，将该含钯还原铁粉悬浮溶液加入到含有氯代烃污染物的水溶液中，充分反应。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述碱金属的硼氢化物与所述微米级还原铁粉的摩尔比为(2～10)：1。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述可溶性钯盐与所述微米级还原铁粉的质量比为1:(50～2000)，所述钯盐为氯亚钯酸钾。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述多酚为单宁酸、原花青素和茶多酚中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述氯代烃为氯乙烯、二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、氯仿的至少一种。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：各步骤的反应温度均为15～40℃。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：各步骤的反应温度均为30℃。
CN202010684641.9A 2020-07-16 2020-07-16 一种天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法 Pending CN111892151A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010684641.9A CN111892151A (zh) 2020-07-16 2020-07-16 一种天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010684641.9A CN111892151A (zh) 2020-07-16 2020-07-16 一种天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111892151A true CN111892151A (zh) 2020-11-06

Family

ID=73189128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010684641.9A Pending CN111892151A (zh) 2020-07-16 2020-07-16 一种天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111892151A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102951721A (zh) * 2011-08-23 2013-03-06 华东理工大学 一种化学氧化去除水中氯代烃的方法
CN103288200A (zh) * 2013-07-01 2013-09-11 华东理工大学 一种化学还原去除地下水及土壤泥浆体系中氯代烃的方法
CN108821416A (zh) * 2018-06-26 2018-11-16 天津大学 一种制备单宁酸修饰的Fe/Pd纳米颗粒的方法及其在有机氯化物脱氯中的应用
CN109942071A (zh) * 2019-04-23 2019-06-28 天津华勘环保科技有限公司 一种单宁酸稳定的纳米级零价铁强化过硫酸盐降解开链氯代烃的方法
CN110372083A (zh) * 2019-06-20 2019-10-25 华东理工大学 纳米零价铁强化过碳酸钠/Fe(II)体系去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102951721A (zh) * 2011-08-23 2013-03-06 华东理工大学 一种化学氧化去除水中氯代烃的方法
CN103288200A (zh) * 2013-07-01 2013-09-11 华东理工大学 一种化学还原去除地下水及土壤泥浆体系中氯代烃的方法
CN108821416A (zh) * 2018-06-26 2018-11-16 天津大学 一种制备单宁酸修饰的Fe/Pd纳米颗粒的方法及其在有机氯化物脱氯中的应用
CN109942071A (zh) * 2019-04-23 2019-06-28 天津华勘环保科技有限公司 一种单宁酸稳定的纳米级零价铁强化过硫酸盐降解开链氯代烃的方法
CN110372083A (zh) * 2019-06-20 2019-10-25 华东理工大学 纳米零价铁强化过碳酸钠/Fe(II)体系去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cao et al. Perchlorate reduction by nanoscale iron particles
US7887880B2 (en) Preparation and application of stabilized iron nanoparticles for dechlorination of chlorinated hydrocarbons in soils, sediments, and ground water
Zhang Nanoscale iron particles for environmental remediation: an overview
Wang et al. Dechlorination of chlorinated methanes by Pd/Fe bimetallic nanoparticles
Schrick et al. Hydrodechlorination of trichloroethylene to hydrocarbons using bimetallic nickel− iron nanoparticles
Kocur et al. Characterization of nZVI mobility in a field scale test
Islam et al. Sodium rhodizonate induced formation of gold nanoparticles supported on cellulose fibers for catalytic reduction of 4-nitrophenol and organic dyes
Wu et al. Preparation of cellulose acetate supported zero-valent iron nanoparticles for the dechlorination of trichloroethylene in water
US11370022B2 (en) Method for the synthesis of a zero-valent metal micro- and nanoparticles in the presence of a noble metal
Xie et al. Perchlorate degradation in aqueous solution using chitosan-stabilized zero-valent iron nanoparticles
Ambika et al. Low temperature synthesis of highly stable and reusable CMC-Fe2+ (-nZVI) catalyst for the elimination of organic pollutants
CN109942071B (zh) 一种单宁酸稳定的纳米级零价铁强化过硫酸盐降解开链氯代烃的方法
TWI626092B (zh) 新穎粉末、粉末組合物，及彼等之使用方法及該粉末及粉末組合物之用途
Gao et al. Enhanced reductive degradation of tetrabromobisphenol A by biochar supported sulfidated nanoscale zero-valent iron: Selectivity and core reactivity
Ulucan-Altuntas et al. Dechlorination of dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) by Fe/Pd bimetallic nanoparticles: Comparison with nZVI, degradation mechanism, and pathways
Gao et al. Enhanced nitrobenzene removal in soil by biochar supported sulfidated nano zerovalent iron: Solubilization effect and mechanism
Wang et al. Dechlorination of chloroacetic acids by Pd/Fe nanoparticles: Effect of drying method on metallic activity and the parameter optimization
CN101428221A (zh) 一种纳米Ni/Fe双金属材料的制备方法
Hwang et al. Fate of nitrogen species in nitrate reduction by nanoscale zero valent iron and characterization of the reaction kinetics
Balda et al. The role of nickel traces in fine chemicals for hydrodechlorination reactions with zero-valent iron
Ma et al. Ligand-mediated contaminant degradation by bare and carboxymethyl cellulose-coated bimetallic palladium-zero valent iron nanoparticles in high salinity environments
Ren et al. Evaluation of self-oxidation and selectivity of iron-based reductant in anaerobic pentachlorophenol contaminated soil
CN111892151A (zh) 一种天然多酚-还原铁粉复合药剂降解氯代烃的方法
KR100801985B1 (ko) 계면활성제로 코팅된 바이메탈성 나노 철 입자
CN108821417B (zh) 基于原花青素稳定的铁钯纳米颗粒的制备方法及其在有机氯化物脱氯中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201106