一种纳米铁复合材料制备方法和应用

本发明涉及含钒废水处理技术，具体涉及一种纳米铁复合材料制备方法和应用。

背景技术：

1、在自然环境中钒是一种氧化还原敏感元素，存在着四种不同的氧化态，+ii、+iii、+iv和+v。由于钒具有良好的性能，在许多行业得到广泛应用，但高价钒(+v)对许多生物体都是有较强毒性，一旦未经处理排放会对水体或土壤环境造成极大污染，甚至危害人体健康，且也会造成钒资源流失浪费，因此，对含钒废水处理具有重要意义。常用于处理含钒废水的方法主要有共沉淀、浮选、溶剂萃取等，但这些方法存在一些缺点，如共沉淀法要求化学药剂使用量高、成本高；浮选法的操作要求复杂；溶剂萃取过程中用到的萃取剂常含有较高毒性。

2、现有技术中已有利用纳米铁复合材料处理废水的方法，专利文献cn108927100a公开了一种纳米零价铁复合材料的制备方法及应用，该制备方法为：1、在保护气氛中，将载体与铁盐溶液混合，得到载体铁盐悬浮液；2、在保护气氛中，将所述载体铁盐悬浮液与向日葵叶提取液混合反应后，得到纳米零价铁复合材料；所制备的纳米零价铁材料用于处理含铀废水。但该专利存在的问题是：纳米零价铁复合材料制备过程复杂且耗时长，材料利用率不高，只强调是纳米零价铁在处理含铀废水所起的处理作用，实际上，由于从天然植物中提取的还原剂不能完全将所有的铁还原为零价铁，还需要对其中铁价态及百分数含量进行分析，以确定天然植物提取物对亚铁的还原作用。另外该专利未公开该纳米零价铁复合材料对含钒废水的处理效力。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种纳米铁复合材料的制备方法，它能充分利用原材料，提高材料利用率，且绿色环保、环境友好。还提供一种纳米铁复合材料的应用。

2、为了解决上述技术问题，采用以下技术方案：

3、本发明提供的一种纳米铁复合材料的制备方法，用金银花为原料，用提取溶剂进行加热回流获得金银花提取物，剩下的金银花残渣通过热解法制备生物炭，然后在超声条件下将金银花提取物、含铁溶液和残渣生物炭混合制得纳米铁复合材料。

4、优选地，纳米铁复合材料的碳与铁的质量比为1∶1。

5、本发明用天然植物合成纳米铁，制备操作过程简单、经济环保，其中金银花提取液中含有大量黄酮类、酚酸类有机物，酚酸类主要成分是绿原酸这类具有强还原性的物质，采用金银花提取液还原铁溶液制备纳米铁，不仅可以从材料制备源头控制污染，而且反应过程稳定、不需要添加其他化学试剂。

6、本发明还提供一种上述方法制得的纳米铁复合材料应用于去除水体中高价钒。

7、本发明的技术效果是：

8、本方法发明的原材料利用充分，提高了材料利用率；既经济有效，且对环境友好，达到绿色环保要求；制备的纳米铁复合材料对高价钒具有还原和吸附作用，能去除水体中的钒(+v)，减少高价钒在环境中造成的毒性，具有广阔应用前景。

技术特征：

1.一种纳米铁复合材料制备方法，其特征是：用金银花为原料，用提取溶剂进行加热回流获得金银花提取物，剩下的金银花残渣通过热解法制备生物炭，然后在超声条件下将金银花提取物、含铁溶液和残渣生物炭混合制得纳米铁复合材料。

2.根据权利要求1所述的纳米铁复合材料制备方法，其特征是：所述纳米铁复合材料的碳与铁的质量掺入比为1∶1。

3.根据权利要求1或2所述的纳米铁复合材料制备方法，其特征是：提取金银花提取物为：金银花破壁打碎后放入容器中，加入乙醇作为提取溶剂，使提取溶剂液面没过金银花碎片浸泡以隔绝外部空气；在容器中水浴加热、冷凝回流，冷却后倾倒出上清液，再次加入乙醇提取溶剂加热回流，合并两次得到的上清液，再将其转移至水浴锅中加热挥发，最后得到金银花提取物浸膏。

4.根据权利要求3所述的纳米铁复合材料制备方法，其特征是：热解法制备生物炭为：金银花残渣置于烘箱内烘干，然后放入马弗炉中，在430～470℃下热解至少2小时，待其冷却，除去表面灰分得到粉末状金银花残渣生物炭。

5.权利要求1-4所述制备方法制得的纳米铁复合材料应用于去除水体中高价钒。

技术总结
本发明公开了一种纳米铁复合材料制备方法和应用，制备方法用金银花为原料，用提取溶剂进行加热回流获得金银花提取物，剩下的金银花残渣通过热解法制备生物炭，然后在超声条件下将金银花提取物、含铁溶液和残渣生物炭混合制备纳米铁复合材料。本方法发明的原材料利用充分，提高了材料利用率；既经济有效，且对环境友好，达到绿色环保要求；制备的纳米铁复合材料对高价钒具有还原和吸附作用，能去除水体中的钒（+V），减少高价钒在环境中造成的毒性。

技术研发人员：张晓玲,皇甫小留,马铖雪,刘俊杰,吴思思,许艺文
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15