纳米零价铁调研资料

纳米零价铁（NZVI）制备技术

一、拟开发关键技术简介

纳米零价铁具有优良的表面吸附和化学反应活性，可通过还原、沉淀、吸附和絮凝等作用处理含铬废水和其他有毒重金属废水。另外，基于纳米零价铁的高级Fenton氧化反应对于络合态重金属，特别是化学镍，具有很好的破络预处理功能，不仅可以大大提高反应效率，而且降低了药剂成本，减少了污泥产生量及其后续的处理处置费用。但是，由于纳米零价铁的活性较高，其表面易氧化，使反应性降低，并且纳米零价铁颗粒会快速团聚为微粒尺度甚至更大的颗粒，导致反应活性和流动性降低。因此，通过不同的修饰方法制备高效、廉价、性能稳定的纳米零价铁，解决纳米零价铁易失活易团聚的问题是开发基于纳米零价铁高效破络预处理技术的关键。

二、终极目标

1、纳米零价铁的制备方法简单、成本低、性能高效稳定。

2、纳米零价铁制备出来后不易失活。不易团聚。

三、文献资料

1、《活性炭纳米零价铁复合吸附剂的制备及对砷的去除应用》：

为了大批量低成本地制备纳米零价铁，采用电化学还原法在粒状活性炭表面电沉积纳米零价铁。通过电沉积法，在活性炭上直接电沉积纳米零价铁40分钟，可制备铁含量为5.3%的活性炭/纳米零价铁复合吸附剂，电流效率达79%。纳米零价铁具有粒径小，比表面积大，反应活性高，能有效去除多种重金属和难降解有机污染物，在环境工程领域有着巨大的应用潜力。

纳米零价铁主要是用NaBH4还原铁离子的溶液，原位还原生成纳米零价铁

胶体颗粒。该方法虽然较简便，但成本很高，反应过程产生大量氢气副产物，产物储存运输不便，仅适用于实验室少量制备这些问题限制了纳米零价铁的大规模工程应用另外，纳米零价铁在使用过程中，可能进入环境水体，和吸附的污染物一起进入生物体内，产生生物毒性，威胁生态环境安全。

本文尝试运用电沉积方法在活性炭颗粒表面沉积纳米零价铁，以降低纳米零价铁的制备成本，同时将纳米零价铁负载在活性炭颗粒表面，方便其工程应用，同时，利用铁碳腐蚀原电池提高纳米零价铁去除污染物的性能。

2、《纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展》：综述了纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展，包括纳米零价铁的常用制备方法及特性去除效能对不同重金属的去除机理以及发展前景和今后的研究方向。

（1）物理法包括物理气相沉积法、高能球磨法和深度塑性变形法溅射法等；其中的最常用的是高能球磨法：是在无外部热能供给条件下将大晶粒变成小晶粒的过程利用超声机械球磨机的转动或振动使硬球对金属铁粉末进行强烈的撞击研磨和搅拌，使之进一步粉碎为纳米级微粒。工艺简单，产量高，晶粒粒度随球磨时间的延长而降低。

（2）化学法包括化学还原法、热解羰基铁法、微乳液法、电化学法和活性氢-熔融金属反应法等；其中最常用的是液相化学还原法：在液相体系中利用强还原剂如KBH4、NaBH4和N2H4等还原金属离子为纳米零价铁微粒。反应中应保证BH4-过量以促进合成反应并确保铁晶粒的均衡生长反应完成后，用真空泵过滤并用去离子水和乙醇或异丙醇各清洗3次除去残留的H2BO3-和H+等，合成的纳米零价铁一般保存在充满N2的棕色瓶中，或者加入乙醇密封保存。

（3）目前将纳米零价铁大规模应用于实际工程修复还存在一些限制性条件：

首先，成本较高，纳米零价铁价格为每公斤200~400美元；其次，目前关于纳米颗粒对重金属的去除机理尚处于讨论阶段; 再次，纳米零价铁颗粒注入环境的长期效果如生态影响等也需要研究。

（4）下一步研究重点：纳米零价铁颗粒去除重金属的具体机理；

进一步研究：均匀分散铁粒子的方法，提高反应效率；

加强研究：纳米零价铁的功能负载修饰后应用于环境污染修复；

进一步探索：处理后纳米零价铁与重金属的分离、重金属回收利用。