1.本技术涉及水体净化用的材料，具体涉及纳米零价铁-木质素复合材料及其应用。
背景技术：
2.工业化进程提高了人们的生活水平，但同时也给水体带来了污染，对生态环境和人们的身体健康都产生了负面影响。因此，需要采用相应的技术手段来解决水体污染问题。
3.纳米零价铁是一种具有较大比表面积和较高反应活性的纳米颗粒，能够对水中污染物产生还原、吸附和共沉淀等作用，具有修复水体的能力。但是，纳米零价铁自身的磁性和强还原性使其易于团聚且极易被氧化，导致其反应活性降低，限制了其在水处理领域中的应用。因此，需要对其进行改性，在保护其磁性和还原性的同时，提高其分散性和稳定性。
4.木质素作为制浆工业的重要副产物，是一种三维网状结构的高分子聚合物，具有资源丰富、价格低廉、环境友好等优点，市场发展前景广阔。木质素中含有大量的羟基、羧基等含氧官能团，具有吸附水中污染物的能力。木质素易于分散或溶解于水中，但将其直接用于吸附水中污染物，在回收过程中会堵塞过滤装置的孔隙，导致难以过滤分离。因此，解决木质素在水处理过程中的分离回收问题有利于促进木质素在水处理领域中的大规模应用。
技术实现要素：
5.针对现有技术中存在的不足，本技术提供了纳米零价铁-木质素复合材料，本技术的复合材料解决了已有技术制备的纳米零价铁易团聚、易氧化等问题，以及木质素在水中吸附污染物后难分离的问题，是一种同时具有强磁性、强还原性和丰富官能团，且价格低廉的水处理用吸附材料。同时，本技术也提供了一种水处理方法，该方法使用本技术的纳米零价铁-木质素复合材料实现，具有处理效果好，易于实施，以及成本低的优势。
6.对于复合材料，本技术提供如下技术方案：
7.纳米零价铁-木质素复合材料，该复合材料的制备方法包括以下步骤：
8.(1)将二价铁盐和/或三价铁盐加入木质素水溶液中进行搅拌，得到混合均匀的第一溶液；
9.(2)将硼氢化钾或硼氢化钠乙醇溶液加入第一溶液中，充分搅拌；
10.(3)待反应结束后，在外加磁场作用下将上述步骤(2)溶液中的反应物进行固液分离，将固体产物洗涤，真空干燥，得到纳米零价铁-木质素复合材料，真空保存或在惰性气体环境下保存。
11.与现有技术相比，本技术的纳米零价铁-木质素复合材料取得了如下显著的进步：
12.1)本发明纳米零价铁-木质素复合材料采用特定的方法制得，制备时，以木质素为载体，在强还原剂的作用下，铁离子与木质素同时被还原，获得的纳米零价铁-木质素复合材料具有强还原性，且在木质素表面原位合成纳米零价铁，使得纳米零价铁被木质素所保护，不易被氧化，性能稳定，易于保存；此外，纳米零价铁被木质素所包裹，有效避免了其由于磁性而产生的自聚集和分布不均的问题；
13.2)本发明的纳米零价铁-木质素复合材料，在保证木质素吸附性能的同时，赋予木质素磁性，有效解决了木质素在水处理领域难以从水体中分离回收的问题，促进了其在水处理领域中的应用；
14.3)本发明纳米零价铁-木质素复合材料在室温下快速制备获得，原料价格低廉，来源广，制备工艺简单，条件温和，无需氮气保护，所需设备少，有利于工业化生产。
15.木质素溶液浓度太高，其溶液流动性下降，而浓度太低，对铁的保护性会降低。作为优化，制备时，所用的木质素水溶液的质量体积浓度优选为1～10g/l。
16.从其磁性能角度考虑，铁元素添加量过少，磁性能弱(饱和磁化强度低)，不易在外加磁场的作用下分离。作为优化，制备时所用原料中，铁元素与木质素的质量比大于等于50％。
17.还原剂(硼氢化钠或硼氢化钾)添加量过少时，铁离子不能完全被还原，从经济角度考虑，作为优化，制备时，采用二价铁盐；硼氢化钠或硼氢化钾与二价铁离子的物质的量比优选为3～6:1。进一步，所述的二价铁盐可以为氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁中的一种或多种。此外，作为另一种优化，制备时，采用三价铁盐；硼氢化钠或硼氢化钾与三价铁离子的物质的量比优选为4～8:1。进一步，所述三价铁盐优选为三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁中的一种或多种。
18.反应温度太高和反应时间过长，都会使木质素对铁的保护降低，磁性能下降。作为优化，制备时，反应温度优选为25～30℃，反应时间优选为10～60分钟。
19.作为优化，制备时所用木质素水溶液中，所述的木质素可以为碱木质素、木质素磺酸盐、造纸工业黑液中提取的木质素、直接于植物中分离出的木质素、改性木质素中的一种或多种。
20.对于水处理方法，本技术提供如下技术方案：
21.水处理方法，该方法是使用前述本技术的纳米零价铁-木质素复合材料实现水处理；
22.具体是：将纳米零价铁-木质素复合材料分散于水中，使纳米零价铁-木质素复合材料对水体中的污染物进行吸附；吸附一段时间后，在外加磁场的作用下进行固液分离，完成对水体中污染物的去除。
23.与现有技术相比，本技术的水处理方法使用前述本技术的纳米零价铁-木质素复合材料实现，具有水处理效果好，易于实施，以及成本低的优势。
24.作为优化，吸附过程中，可以对水体施加震动或搅动，来促进对污染物的吸附。
具体实施方式
25.下面结合具体实施方式(包括实验例)对本技术作进一步的说明，但并不作为对本技术限制的依据。以下没有详细说明的内容均为本领域技术常识。
26.本技术提供了纳米零价铁-木质素复合材料，该复合材料的制备方法包括以下步骤：
27.(1)将二价铁盐和/或三价铁盐加入木质素水溶液中进行搅拌，得到混合均匀的第一溶液；
28.(2)将硼氢化钾或硼氢化钠乙醇溶液加入第一溶液中，充分搅拌；
29.(3)待反应结束后，在外加磁场作用下将上述步骤(2)溶液中的反应物进行固液分离(即利用磁力作用吸住反应制得的复合材料，从液体中分离出来)，将固体产物洗涤，真空干燥，得到纳米零价铁-木质素复合材料，真空保存或在惰性气体环境下保存。
30.制备时，所用的木质素水溶液的质量体积浓度可以为1～10g/l。
31.制备时，所用原料中，铁元素与木质素的质量比优选大于等于50％。
32.制备时，可以采用二价铁盐；硼氢化钠或硼氢化钾与二价铁离子的物质的量比优选为3～6:1。所述的二价铁盐可以为氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁中的一种或多种。
33.制备时，也可以采用三价铁盐；硼氢化钠或硼氢化钾与三价铁离子的物质的量比优选为4～8:1。所述三价铁盐可以为三氯化铁、硫酸铁、硝酸铁中的一种或多种。
34.制备时，反应温度可以为25～30℃，反应时间可以为10～60分钟。
35.制备时所用木质素水溶液中，所述的木质素可以为碱木质素、木质素磺酸盐、造纸工业黑液中提取的木质素、直接于植物中分离出的木质素、改性木质素中的一种或多种。
36.本发明还提供了水处理方法，该方法是将纳米零价铁-木质素复合材料分散于水中，使纳米零价铁-木质素复合材料对水体中的污染物进行吸附；吸附一段时间后，在外加磁场的作用下进行固液分离，完成对水体中污染物的去除。
37.以下结合实验例对本发明作进一步的说明。
38.实验例1：
39.取碱木质素0.1120g于80ml蒸馏水中完全溶解，将0.5560gfeso4·
7h2o加入碱木质素水溶液中充分络合，再将20ml含有0.2270gnahb4的乙醇溶液缓慢倒入上述溶液中，在震荡箱震荡，反应温度为25℃，反应时间为15min，反应结束后，在外加磁场的作用下进行固液分离，用蒸馏水充分洗涤后，进行真空冷冻干燥，获得纳米零价铁-木质素复合材料。
40.取制得的纳米零价铁-木质素复合材料分别加入到500mg/l的刚果红水溶液和100mg/l的罗丹明b水溶液中，吸附后，利用外加磁场进行固液分离，然后，用紫外分光光度计对其吸附性能进行测定，其结果为0.02g样品对500mg/l的刚果红水溶液的吸附量为285.35mg/g，对100mg/l的罗丹明b水溶液的吸附量为33.39mg/g。
41.实验例2：
42.取木质素磺酸钠0.2780g于80ml蒸馏水中完全溶解，将0.5560gfeso4·
7h2o加入木质素磺酸钠水溶液中充分络合，再将20ml含有0.2270g nahb4的乙醇溶液缓慢倒入上述溶液中，在震荡箱震荡，反应温度为25℃，反应时间为15min，反应结束后，在外加磁场的作用下进行固液分离，用蒸馏水充分洗涤后，进行真空冷冻干燥，获得纳米零价铁-木质素复合材料。
43.取制得的纳米零价铁-木质素复合材料分别加入到500mg/l的刚果红水溶液和100mg/l的罗丹明b水溶液中，吸附后，利用外加磁场进行固液分离，然后，用紫外分光光度计对其吸附性能进行测定，其结果为0.02g样品对500mg/l的刚果红水溶液的吸附量为335.55mg/g，对100mg/l的罗丹明b水溶液的吸附量为32.06mg/g。
44.实验例3：
45.取碱木质素0.0560g于80ml的蒸馏水中完全溶解制得碱木质素水溶液，将0.5560g feso4·
7h2o加入碱木质素水溶液中充分络合，再将20ml含有0.2270g nahb4的乙醇溶液缓慢倒入上述溶液中，在震荡箱震荡，反应温度为25℃，反应时间为15min，反应结束后，在外
加磁场的作用下进行固液分离，用蒸馏水充分洗涤后，进行真空冷冻干燥，获得纳米零价铁-木质素复合材料。
46.取制得的纳米零价铁-木质素复合材料分别加入到500mg/l的刚果红水溶液和100mg/l的罗丹明b水溶液中，吸附后，利用外加磁场进行固液分离，然后，用紫外分光光度计对其吸附性能进行测定，其结果为0.02g样品对500mg/l的刚果红水溶液的吸附量为251.63mg/g，对100mg/l的罗丹明b水溶液的吸附量为21.87mg/g。
47.实验例4：
48.取木质素磺酸钠0.1120g于80ml蒸馏水中完全溶解，将0.5406gfecl3·
6h2o加入木质素磺酸钠水溶液中充分络合，再将20ml含有0.3405g nahb4的乙醇溶液缓慢倒入上述溶液中，在震荡箱震荡，反应温度为25℃，反应时间为15min，反应结束后，在外加磁场的作用下进行固液分离，用蒸馏水充分洗涤后，进行真空冷冻干燥，获得纳米零价铁-木质素复合材料。
49.取制得的纳米零价铁-木质素复合材料分别加入到500mg/l的刚果红水溶液和100mg/l的罗丹明b水溶液中，吸附后，利用外加磁场进行固液分离，然后，用紫外分光光度计对其吸附性能进行测定，其结果为0.02g样品对500mg/l的刚果红水溶液的吸附量为280.91mg/g，对100mg/l的罗丹明b水溶液的吸附量为5.78mg/g。
50.需要指出的是，以上实验例是在实验环境下完成的，在产业上应用时，本发明的纳米零价铁-木质素复合材料分散于水中，对污染物完成吸附后，可以采用磁分离污水处理设备进行固液分离，完成水体净化。
51.还需要指出的是，本发明方案中，还原剂为硼氢化钾或硼氢化钠，实施本发明时，还原剂采用硼氢化钾和硼氢化钠混用属于等同替代，仍属于本发明的保护范围之内。
52.上述对本技术中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本技术的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式(包括实施例)中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本技术保护范围之内的其它的技术方案。