公布日：2024.04.05
申请日：2024.02.21
分类号：C02F1/70(2023.01)I;C02F1/28(2023.01)I;C02F101/36(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种基于蒙脱石的污水处理剂及其应用。本发明公开了一种利用蒙脱石活化纳米零价铁(nZVI)降解碱性水体中三氯乙烯的处理方法，该处理方法即在无氧环境下，将蒙脱石和nZVI按质量比4：1混合后置于碱性水体中，用于降解水体中的三氯乙烯污染物。利用蒙脱石吸附nZVI腐蚀中间产物Fe(II)的特性，使其nZVI颗粒表面难以形成铁氧化物钝化层，Fe核暴露持续向外释放电子，提高nZVI的反应活性，最终加速nZVI对氯代烃污染物的去除效率。
权利要求书
1.一种基于蒙脱石的污水处理剂，其特征在于，包括以下步骤制备：步骤S1：使用HEPES配制pH＝8的缓冲液，并无氧曝气处理；步骤S2：将天然矿物蒙脱石和nZVI颗粒以质量比为4：1混合均匀后，将混合物混合物加入pH＝8的缓冲液血清瓶中搅拌混合均匀，并用铝盖压紧密封；步骤S3：将配制好的三氯乙烯溶液注射到pH＝8的缓冲液中，并将缓冲液血清瓶置于恒温箱内旋转培养器上反应20d，间隔一定时间使用气相针测定三氯乙烯的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种基于蒙脱石的污水处理剂，其特征在于，步骤S1中HEPES缓冲液由4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸配制得到，并用0.5mol/L的NaOH将pH调至8。
3.根据权利要求1所述的一种基于蒙脱石的污水处理剂，其特征在于，步骤S2中nZVI颗粒为纳米级零价铁，粒径为200-400nm，采用硼氢化钠还原Fe(II)硫酸盐制备得到。
4.根据权利要求1所述的一种基于蒙脱石的污水处理剂及其应用，其特征在于，步骤S3中恒温箱温度为25℃，旋转培养器转速为40rpm，血清瓶中三氯乙烯的初始浓度为20mg/L。
5.权利要求1-4中的任何一项所述方法制备的基于蒙脱石的污水处理剂在处理碱性水体中降解三氯乙烯的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于蒙脱石的污水处理剂及其应用，利用天然矿物蒙脱石，原料获取容易，成本低廉，处理工艺简单，而且所得的混合材料在碱性环境下显著提高了对氯代烃污染物的去除效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于蒙脱石的污水处理剂，包括以下步骤制备：
步骤S1：使用HEPES配制pH＝8的缓冲液，并无氧曝气处理；
进一步地，HEPES缓冲液由4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸配制得到，并用0.5mol/L的NaOH将pH调至8。
步骤S2：将天然矿物蒙脱石和nZVI颗粒以质量比为4：1混合均匀后，将混合物加入pH＝8的缓冲液血清瓶中搅拌混合均匀，并用铝盖压紧密封；
步骤S2中蒙脱石作为一种天然矿物，对各种金属离子具有强吸附性能，加入蒙脱石后nZVI的析氢反应显著增加，表明蒙脱石通过吸附nZVI释放的中间产物Fe(II)加速nZVI析氢腐蚀，这一过程也加快了nZVI的电子转移，最终增强nZVI的反应活性，显著提升nZVI的脱氯性能；
进一步地，nZVI颗粒为纳米级零价铁，粒径为200-400nm，采用硼氢化钠还原Fe(II)硫酸盐制备得到；
步骤S3：将配制好的三氯乙烯溶液注射到pH＝8的缓冲液中，并将缓冲液血清瓶置于恒温箱内旋转培养器上反应20d，间隔一定时间使用气相针测定三氯乙烯的浓度；
进一步地，恒温箱温度为25℃，旋转培养器转速为40rpm，血清瓶中三氯乙烯的初始浓度为20mg/L。
第二方面，本发明提供了所述基于蒙脱石的污水处理剂在处理碱性水体中降解三氯乙烯(TCE)的应用。
本发明的有益效果：
(1)本发明方法利用地下水环境中广泛分布的天然矿物蒙脱石，直接对纳米零价铁材料进行活化改性，有效解决nZVI在碱性水体中容易失活这一缺陷，保持反应位点的长效活性，原材料来源广泛、成本低廉、操作简单；
(2)本发明方法相比现有的nZVI金属改性、硫化改性提高颗粒的方法，可有效避免这些外加元素进入地下水环境后存在的二次污染风险。高效降解碱性水体中存在的氯代烃污染物，具有处理效率高和绿色环境友好型材料的显著特征；
(3)本发明方法制备的nZVI为粉末状颗粒，易于运输、储存。
（发明人：陈勃;崔蔚然;胡俊）