專利名稱：一種聚丙烯酰胺納米鐵pam/ir的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯酰胺納米鐵ΡΑΜ/IR的制備方法。
背景技術(shù)：
Pb是一種分布非常廣泛的重金屬污染物，由于它非常容易在生態(tài)系統(tǒng)或生物體內(nèi)積累，所以對人類健康危害非常大。而在土壤中的Pb具有的很大毒性和難降解性，在某些地區(qū)Pb的含量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于土壤背景值，因此怎樣處理土壤中的Pb來修復(fù)污染的土壤是人們一直密切關(guān)注的問題。在重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)中，使用化學(xué)淋洗劑修復(fù)土壤污染問題是目前研究的熱點之一，常用的淋洗劑包括無機試劑以及螯合劑。螯合劑因為具有成本較低、效果好、作用快等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于污染土壤治理上。螯合劑可以通過與土壤溶液中的重金屬離子結(jié)合，改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使重金屬從土壤顆粒表面解吸，由不溶態(tài)轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)，從而大大活化土壤中的重金屬。雖然重金屬污染土壤經(jīng)過淋洗后得到了凈化修復(fù)，但是溶出的重金屬轉(zhuǎn)移到淋洗液中，這類淋洗液化學(xué)成分復(fù)雜而且重金屬濃度非常高，而且這部分 重金屬由于被淋洗試劑活化而增強了生物有效性，土壤淋洗后會有極大的風(fēng)險出現(xiàn)二次污染。因此，對這部分淋洗出來的重金屬需要及時的處理，但是此類處理難度較高，在國內(nèi)外鮮有報道。目前，環(huán)境礦物材料應(yīng)用于重金屬污染大多是針對水體重金屬污染，而由于土壤淋洗液包含復(fù)雜的土壤有機質(zhì)及大量淋洗劑，且重金屬濃度要比水體中高得多，所以應(yīng)用于處理水體重金屬的材料將很難適用于處理土壤淋洗液中的重金屬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種聚丙烯酰胺納米鐵ΡΑΜ/IR的制備方法，該方法簡便，而且成本低廉。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種聚丙烯酰胺納米鐵ΡΑΜ/IR的制備方法，包括A、納米鐵IR制備通入氮氣條件下將硼氫化鉀溶液滴入六水合三氯化鐵與水制成的氯化鐵溶液中攪拌生成納米鐵IR ;在氮氣環(huán)境下用清水沖洗所得納米鐵IR后真空干燥得到所述的納米鐵IR;B、聚丙烯酰胺納米鐵ΡΑΜ/IR制備將硅烷偶聯(lián)劑與乙醇水溶液按質(zhì)量比1: 6 1: 10混合均勻，常溫下靜置l_3h ;在氮氣保護(hù)下將步驟A制備的納米鐵IR與所得混合溶液按質(zhì)量比1: 12 1: 25混合攪拌均勻，靜置離心后用水和乙醇沖洗，真空干燥得到所述聚丙烯酰胺納米鐵PAM/IR。步驟A中所述硼氫化鉀溶液中硼氫化鉀與水的質(zhì)量比為1: 12 1: 30，所述氯化鐵溶液中六水合三氯化鐵與水的質(zhì)量比為1: 40 3 : 40。步驟B中所述乙醇水溶液中水與乙醇的質(zhì)量比為5 I 10 :1。
步驟B中所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-570。步驟A、B中的干燥條件是加熱溫度為60_80°C、干燥時間為4_10h。聚丙烯酰胺作為一種線狀水溶性高分子絮凝劑，由于其分子鏈上具有與丙烯酰胺單元數(shù)相同的側(cè)基-酰胺基，而酰胺基團具有高極性，易形成氫鍵和高反應(yīng)活性，是良好的絮凝劑，因此被廣泛用于污水處理。納米鐵IR作為新興納米材料，由于其比表面大、活性強，能產(chǎn)生的良好的吸附和還原作用，在去除水中重金屬離子的過程中顯示出了優(yōu)越的修復(fù)性能。將聚丙烯酰胺接枝到納米鐵上，從而合成聚丙烯酰胺納米鐵PAM/IR，該材料結(jié)合了兩者的特性，可以有效去除重金屬土壤淋洗液中的鉛。本發(fā)明制備的聚丙烯酰胺納米鐵ΡΑΜ/IR針對重金屬土壤淋洗液中的鉛有良好的去除效果，而且其制備方法簡便、成本低廉。


圖1是透射電子顯微鏡鏡下的ΡΑΜ/IR圖；圖2是ΡΑΜ/IR的傅里葉紅外光譜分析圖；圖3是不同質(zhì)量的ΡΑΜ/IR加入土壤淋洗液后對Pb的去除率的比較4為ΡΑΜ/IR對淋洗液中Pb的去除效率隨去除時間變化的比較圖。
具體實施方式
實施例1稱取10. Og六水合三氯化鐵溶于200mL水中，稱取10. Og硼氫化鉀溶于150mL水中，在通入氮氣條件下，將硼氫化鉀溶液緩緩滴入氯化鐵溶液中，并劇烈攪拌，生成納米鐵IR ;在氮氣環(huán)境下用清水反復(fù)沖洗，放入真空干燥箱中60°C干燥4h，即得到所需納米鐵IR；將8mL硅烷偶聯(lián)劑KH-570加入到90mL的乙醇水溶液(水乙醇=10 I)中混合均勻，將所得溶液在常溫下靜置Ih ;氮氣保護(hù)下，將4. Og納米鐵粉加入至所述溶液中，均勻攪拌IOmin后靜置Ih ;離心后用水和乙醇反復(fù)沖洗，60°C真空干燥4h得到PAM/IR。實施例2稱取15. Og六水合三氯化鐵溶于400mL水中，稱取11. 5g硼氫化鉀溶于200mL水中，在通入氮氣條件下，將硼氫化鉀溶液緩緩滴入氯化鐵溶液中，并劇烈攪拌，生成納米鐵IR。在氮氣環(huán)境下用清水反復(fù)沖洗，放入真空干燥箱中70°C干燥6h，即得到所需納米鐵IR ；將12mL硅烷偶聯(lián)劑KH-570加入到IOOmL的乙醇水溶液(水乙醇=5 :1)中混合均勻，將此溶液在常溫下靜置3h ;氮氣保護(hù)下，將8. Og納米鐵粉加入至該溶液中，均勻攪拌30min后靜置2h ;離心后用水和乙醇反復(fù)沖洗，80°C真空干燥IOh得到PAM/IR。實施例3稱取12. Og六水合三氯化鐵溶于300mL水中，稱取12. 5g硼氫化鉀溶于300mL水中，在通入氮氣條件下，將硼氫化鉀溶液緩緩滴入氯化鐵溶液中，并劇烈攪拌，生成納米鐵IR ;在氮氣環(huán)境下用清水反復(fù)沖洗，放入真空干燥箱中80°C干燥10h，即得到所需納米鐵IR;
將IOmL硅烷偶聯(lián)劑KH-570加入到95mL的乙醇水溶液(水乙醇=8 I)中混合均勻，將所得溶液在常溫下靜置2h ;氮氣保護(hù)下，將6. Og納米鐵粉加入至溶液中，均勻攪拌20min后靜置1. 5h ;離心后用水和乙醇反復(fù)沖洗，70°C真空干燥7h，得到PAM/IR。圖1顯示了透射電子顯微鏡鏡下的ΡΑΜ/IR。該ΡΑΜ/IR的粒徑為20 80nm，平均粒徑50nm，而且在材料表面存在一些薄膜，此薄膜為KH-570本身脫水縮合作用產(chǎn)生的分子膜，膜的含量及厚度由合成工藝中的KH-570、乙醇和水的含量比所決定。從圖2可以看出，通過分析ΡΑΜ/IR的傅里葉紅外光譜，可以發(fā)現(xiàn)在1090cm_l處產(chǎn)生了較強的吸收峰，這為KH-570中的S1-O鍵的吸收峰；1049cm-l處的吸收峰為KH-570與納米鐵表面形成新鍵產(chǎn)生的吸收峰；在1646cm-l左側(cè)峰為N-H的彎曲振動，在1455cm-l處的峰為C-N的伸縮振動。以上分析可以證明KH-570成功的接枝到納米鐵的表面，聚丙烯酰胺也已經(jīng)負(fù)載到納米鐵表面。同時，由指紋區(qū)可以分析出ΡΑΜ/IR中并沒有氧化鐵或氧化亞鐵的存在，這是由于IR被外層的PAM和KH-570形成的薄膜包裹住，阻止了 IR與氧氣的作用。因此，這種改性可以有效的阻止IR被氧化。下面以河南某地區(qū)污染土樣來進(jìn)一步說明本發(fā)明制備的ΡΑΜ/IR對土壤淋洗液中Pb的去除效果以及去除效果隨時間的變化情況。首先稱取河南某地區(qū)污染土樣1. 50g置于一系列50ml塑料離心管中，分別加入25mL (土 液=3 50)濃度為 5. OmmoI/L 的 EDTA。以 200r/min 振蕩 24h 后，以 5000r/min離心IOmin,將所收集到的上清液全部過O. 45 μ m濾膜并稀釋25倍。圖3示出了不同質(zhì)量的ΡΑΜ/IR加入土壤淋洗液后對Pb的去除率的比較。從圖3中可以看出，隨著ΡΑΜ/IR加入量的增大，Pb的去除效率也隨之增大，投入量為O. 5g時，Pb的去除率高達(dá)94%?？梢钥闯靓宝ˇ?IR的適用范圍很廣，并不需要對淋洗液進(jìn)行預(yù)處理就能有很大的去除效果。圖4顯示了 ΡΑΜ/IR對淋洗液中Pb的 去除率隨去除時間變化的影響。從圖4可以看出，在前3h內(nèi)，PAM/1R與Pb的反應(yīng)和吸附進(jìn)行的非常慢，去除率比較低，但在3h 4h之間發(fā)生了迅速的反應(yīng)和吸附，在4h時達(dá)到了 90 %, 4h之后Pb的去除率沒有更明顯地提聞。
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯酰胺納米鐵PAM/IR的制備方法，其特征在于，包括 A、納米鐵IR制備 通入氮氣條件下將硼氫化鉀溶液滴入六水合三氯化鐵與水制成的氯化鐵溶液中攪拌生成納米鐵IR ;在氮氣環(huán)境下用清水沖洗所得納米鐵IR后真空干燥得到所述的納米鐵IR； B、聚丙烯酰胺納米鐵PAM/IR制備 將硅烷偶聯(lián)劑與乙醇水溶液按質(zhì)量比1: 6 1: 10混合均勻，常溫下靜置l-3h;在氮氣保護(hù)下將步驟A制備的納米鐵IR與所得混合溶液按質(zhì)量比1: 12 1: 25混合攪拌均勻，靜置離心后用水和乙醇沖洗，真空干燥得到所述聚丙烯酰胺納米鐵PAM/IR。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯酰胺納米鐵PAM/IR的制備方法，其特征在于，步驟A中所述硼氫化鉀溶液中硼氫化鉀與水的質(zhì)量比為1: 12 1: 30，所述氯化鐵溶液中六水合三氯化鐵與水的質(zhì)量比為1: 40 3 : 40。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯酰胺納米鐵PAM/IR的制備方法，其特征在于，步驟B中所述乙醇水溶液中水與乙醇的質(zhì)量比為5 :1 10 :1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯酰胺納米鐵PAM/IR的制備方法，其特征在于，步驟B中所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-570。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的聚丙烯酰胺納米鐵PAM/IR的制備方法，其特征在于，步驟A、B中的干燥條件是加熱溫度為60-80°C、干燥時間為4-10h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚丙烯酰胺納米鐵PAM/IR的制備方法，包括以下步驟在通入氮氣條件下將硼氫化鉀溶液滴入氯化鐵溶液中攪拌反應(yīng)生成納米鐵IR；在氮氣環(huán)境下用清水沖洗所得納米鐵IR后真空干燥得到所需納米鐵IR；將硅烷偶聯(lián)劑與乙醇水溶液混合均勻后在常溫下靜置1-3小時；在氮氣保護(hù)下將所得納米鐵IR與所得混合溶液按一定質(zhì)量比混合，均勻攪拌并靜置離心后用水和乙醇沖洗干凈，真空干燥得到所述聚丙烯酰胺納米鐵PAM/IR。本發(fā)明制備的PAM/IR對重金屬土壤淋洗液中的鉛有良好的去除效果，而且制備方法簡便、成本低廉。
文檔編號C02F1/70GK103044836SQ20111031022
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者崔巖山, 付瑾, 付彧 申請人:中國科學(xué)院研究生院