公布日：2024.04.05

申請日：2024.02.21

分類號：C02F1/70(2023.01)I;C02F1/28(2023.01)I;C02F101/36(2006.01)N

摘要

本發明涉及一種基于蒙脫石的污水處理劑及其應用。本發明公開了一種利用蒙脫石活化納米零價鐵(nZVI)降解堿性水體中三氯乙烯的處理方法，該處理方法即在無氧環境下，將蒙脫石和nZVI按質量比4：1混合后置于堿性水體中，用于降解水體中的三氯乙烯污染物。利用蒙脫石吸附nZVI腐蝕中間產物Fe(II)的特性，使其nZVI顆粒表面難以形成鐵氧化物鈍化層，Fe核暴露持續向外釋放電子，提高nZVI的反應活性，最終加速nZVI對氯代烴污染物的去除效率。

權利要求書

1.一種基于蒙脫石的污水處理劑，其特征在于，包括以下步驟制備：步驟S1：使用HEPES配制pH＝8的緩沖液，并無氧曝氣處理；步驟S2：將天然礦物蒙脫石和nZVI顆粒以質量比為4：1混合均勻后，將混合物混合物加入pH＝8的緩沖液血清瓶中攪拌混合均勻，并用鋁蓋壓緊密封；步驟S3：將配制好的三氯乙烯溶液注射到pH＝8的緩沖液中，并將緩沖液血清瓶置于恒溫箱內旋轉培養器上反應20d，間隔一定時間使用氣相針測定三氯乙烯的濃度。

2.根據權利要求1所述的一種基于蒙脫石的污水處理劑，其特征在于，步驟S1中HEPES緩沖液由4-(2-羥乙基)-1-哌嗪乙磺酸配制得到，并用0.5mol/L的NaOH將pH調至8。

3.根據權利要求1所述的一種基于蒙脫石的污水處理劑，其特征在于，步驟S2中nZVI顆粒為納米級零價鐵，粒徑為200-400nm，采用硼氫化鈉還原Fe(II)硫酸鹽制備得到。

4.根據權利要求1所述的一種基于蒙脫石的污水處理劑及其應用，其特征在于，步驟S3中恒溫箱溫度為25℃，旋轉培養器轉速為40rpm，血清瓶中三氯乙烯的初始濃度為20mg/L。

5.權利要求1-4中的任何一項所述方法制備的基于蒙脫石的污水處理劑在處理堿性水體中降解三氯乙烯的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于蒙脫石的污水處理劑及其應用，利用天然礦物蒙脫石，原料獲取容易，成本低廉，處理工藝簡單，而且所得的混合材料在堿性環境下顯著提高了對氯代烴污染物的去除效率。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種基于蒙脫石的污水處理劑，包括以下步驟制備：

步驟S1：使用HEPES配制pH＝8的緩沖液，并無氧曝氣處理；

進一步地，HEPES緩沖液由4-(2-羥乙基)-1-哌嗪乙磺酸配制得到，并用0.5mol/L的NaOH將pH調至8。

步驟S2：將天然礦物蒙脫石和nZVI顆粒以質量比為4：1混合均勻后，將混合物加入pH＝8的緩沖液血清瓶中攪拌混合均勻，并用鋁蓋壓緊密封；

步驟S2中蒙脫石作為一種天然礦物，對各種金屬離子具有強吸附性能，加入蒙脫石后nZVI的析氫反應顯著增加，表明蒙脫石通過吸附nZVI釋放的中間產物Fe(II)加速nZVI析氫腐蝕，這一過程也加快了nZVI的電子轉移，最終增強nZVI的反應活性，顯著提升nZVI的脫氯性能；

進一步地，nZVI顆粒為納米級零價鐵，粒徑為200-400nm，采用硼氫化鈉還原Fe(II)硫酸鹽制備得到；

步驟S3：將配制好的三氯乙烯溶液注射到pH＝8的緩沖液中，并將緩沖液血清瓶置于恒溫箱內旋轉培養器上反應20d，間隔一定時間使用氣相針測定三氯乙烯的濃度；

進一步地，恒溫箱溫度為25℃，旋轉培養器轉速為40rpm，血清瓶中三氯乙烯的初始濃度為20mg/L。

第二方面，本發明提供了所述基于蒙脫石的污水處理劑在處理堿性水體中降解三氯乙烯(TCE)的應用。

本發明的有益效果：

(1)本發明方法利用地下水環境中廣泛分布的天然礦物蒙脫石，直接對納米零價鐵材料進行活化改性，有效解決nZVI在堿性水體中容易失活這一缺陷，保持反應位點的長效活性，原材料來源廣泛、成本低廉、操作簡單；

(2)本發明方法相比現有的nZVI金屬改性、硫化改性提高顆粒的方法，可有效避免這些外加元素進入地下水環境后存在的二次污染風險。高效降解堿性水體中存在的氯代烴污染物，具有處理效率高和綠色環境友好型材料的顯著特征；

(3)本發明方法制備的nZVI為粉末狀顆粒，易于運輸、儲存。

（發明人：陳勃;崔蔚然;胡俊）