一種用于修復鎘污染水體的吸附劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于納米氧化鐵的制備領域，具體涉及一種用于修復鎘污染水體的吸附劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鎘(Cd)是一種毒性極強的重金屬，它是肺、腎以及肝等人體器官的潛在致癌物。鎘主要通過電鍍廢水、顏料生產以及磷酸鹽肥料等途徑進入環境中。鎘在環境中迀移性強、生物有效性高且不可生物降解，不斷在環境中累積，通過植物和動物吸收以食物方式進入人體中，在人體內生物學半衰期達15-30年，對人體造成毒害作用。根據農業部2003年調查結果，我國超過10%糙米存在Cd超標問題。另據2014年環境保護部和國土資源部發布的《全國土壤污染狀況調查公報》，全國耕地點位污染超標率為19.4%，其中，鎘(Cd)超標率最嚴重，點位超標率為7.0%。因此，如何有效修復鎘污染水體及土壤是當前亟待解決的重要環境問題。
[0003]由于納米氧化鐵擁有良好的化學穩定性、高比表面積及低細胞毒性等優點，在重金屬吸附領域的受關注程度開始逐漸升溫，并展現出了良好的性能和應用前景(Kumpiene等，Waste Management，2008，28: 215-225 ;Kharisov 等，RSC Advances，2012，2:9325-9358)。目前納米氧化鐵的合成方法以物理法和化學法為主，如沉淀法、反相膠束法、熱分解法、水熱法、溶膠-凝膠法、超聲法和電化學法(Tang等，Water Research,47:2613_2632)。然而，運用物理法或化學法合成的納米氧化鐵存在一些問題，如操作繁瑣、費用高，分散劑和還原劑的使用容易造成二次污染等。因此，傳統方法的固有缺陷不利于納米氧化鐵的大規模合成及其在實際環境中的應用。迫切需要對納米氧化鐵的合成方法進行創新，以實現最大化鈍化效率、最小化合成成本、零污染的目標。本發明提供一種綠色合成納米氧化鐵修復鎘污染水體的方法，克服了物理化學合成法的局限性，具有成本低、效果好、環境友好、操作簡便等優點。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對現有技術中存在的不足之處，提供一種用于修復鎘污染水體的吸附劑及其制備方法。本發明所用原料綠色環保，成本低，對環境無污染，所合成的納米氧化鐵對鎘污染水體中的鎘具有顯著的去除效果，去除率高達82%。
[0005]為實現本發明目的，本發明采用如下技術方案:
一種用于修復鎘污染水體的吸附劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)稱取紅背桂葉粉末，裝填于尼龍網袋中，在60-80°C去離子水中提取Ih，提取液經抽濾后，所得濾液為紅背桂葉提取液；
(2)室溫下，向步驟(I)制得的紅背桂葉提取液中緩慢滴加0.2 mol/L硫酸亞鐵溶液，混合均勻，制得混合液；
(3)然后以10-50ml/min的流速向步驟(2)的混合液中通入壓縮氧氣，振蕩反應Ih； (4)反應完成后，將步驟(3)的反應液抽濾，用去離子水沖洗至淋出液pH值恒定，將過濾所得固體冷凍干燥Sh以上，取出研磨過200目篩，制得納米氧化鐵。
[0006]步驟(I)所述紅背桂葉粉末的制備方法為:將新鮮紅背桂葉在60_90°C下干燥24-96h，粉碎后過5目篩制得。
[0007]步驟(I)中紅背桂葉粉末與去離子水的比例為20-100g/Lo
[0008]步驟(2)中紅背桂葉提取液與硫酸亞鐵溶液的體積比為2:1-10:1。
[0009]步驟(1)、步驟(4)中所述抽濾為真空抽濾，過0.45微米的濾膜。
[0010]—種如上所述的制備方法制得的用于修復鎘污染水體的吸附劑。
[0011]本發明的合成機理為:利用紅背桂葉中的多酚類等還原性物質將亞鐵離子還原成為零價鐵，零價鐵在水溶液體系中生成Fe2+，在通空氣條件下，迅速被氧化成納米氧化鐵;以上全部反應過程伴隨與提取液中有機物相互作用，最終生成表面被有機物包覆的納米氧化鐵;鑒定結果表明，鐵以Fe2+ /Fe3+混合價態存在，氧化鐵結構為無定型態。
[0012]本發明的有益效果在于:
1)生產成本低:本發明利用紅背桂葉為原材料，紅背桂廣泛分布于中國南部地區，極大降低了材料費用的投入；
2)環境友好:本發明通過利用紅背桂葉提取液作為還原劑和穩定劑，避免了化學還原劑如NaBH4的使用，避免了有毒有害化學品進入環境造成二次污染，具有環境安全性；
3)修復效果好:本發明所制得的納米氧化鐵24h對鎘的吸附量可達3mg/g以上，且隨著吸附時間增加，吸附量上升，不存在解吸現象。
【附圖說明】
[0013]圖1為制備的納米氧化鐵的SEM圖片；
圖2為納米氧化鐵對鎘的吸附效果圖；
圖3為紅背桂葉合成納米氧化鐵與5種植物葉(桉樹葉、樟樹葉、枇杷葉、榕樹葉和芒果葉)合成納米氧化鐵對比效果圖。
【具體實施方式】
[0014]以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0015]實施例1
(1)新鮮紅背桂葉在60°C下干燥48h，粉碎過5目篩得到紅背桂葉粉末;稱取10g紅背桂葉粉末，裝填于尼龍網袋中，網袋收口后投入到500 ml去離子水中，在70°C下加熱提取lh，提取液用真空抽濾過0.45微米的濾膜，收集濾液；
(2)將20ml 0.2 mo I /L的硫酸亞鐵溶液緩慢滴入到100 ml紅背桂葉提取液使其反應，然后，將混合液振蕩反應Ih，同時以20 ml/min的流速向混合液中通入壓縮氧氣;反應完成后，將混合物真空抽濾過0.45微米的濾膜，并用去離子水沖洗直到淋出液pH值恒定，將所得固體放入冷凍干燥器中干燥10 h，取出研磨過200目篩，制得納米氧化鐵。
[0016]實施例2
(I)新鮮紅背桂葉在70 °C下干燥96h，粉碎過5目篩得到紅背桂葉粉末;稱取20 g紅背桂葉粉末，裝填于尼龍網袋中，網袋收口后投入到500 ml去離子水中，在70°C下加熱提取Ih，提取液用真空抽濾過0.45微米的濾膜，收集濾液；
(2)將20 ml 0.2 mol/L的硫酸亞鐵溶液緩慢滴入到100 ml紅背桂葉提取液使其反應，然后，將混合液振蕩反應lh，同時以20 ml/min的流速向混合液中通入壓縮氧氣;反應完成后，將混合物真空抽濾過0.45微米的濾膜，并用去離子水沖洗直到淋出液pH值恒定，將所得固體放入冷凍干燥器中干燥8 h，取出研磨過200目篩，制得納米氧化鐵。
[0017]實施例3
(1)新鮮紅背桂葉在90°C下干燥24h，粉碎過5目篩得到紅背桂葉粉末;稱取50 g紅背桂葉粉末，裝填于尼龍網袋中，網袋收口后投入到500 ml去離子水中，在70 °C下加熱提取Ih，提取液用真空抽濾過0.45微米的濾膜，收集濾液；
(2)將20ml 0.2 mol/L的硫酸亞鐵溶液緩慢滴入到100 ml紅背桂葉提取液使其反應，然后，將混合液振蕩反應lh，同時以20 ml/min的流速向混合液中通入壓縮氧氣;反應完成后，將混合物真空抽濾過0.45微米的濾膜，并用去離子水沖洗直到淋出液pH值恒定，將所得固體放入冷凍干燥器中干燥12 h，取出研磨過200目篩，制得納米氧化鐵。
[0018]實施例4
(1)新鮮紅背桂葉在80°C下干燥48h，粉碎過5目篩得到紅背桂葉粉末;稱取20 g紅背桂葉粉末，裝填于尼龍網袋中，網袋收口后投入到500 ml去離子水中，在60 °C下加熱提取Ih，提取液用真空抽濾過0.45微米的濾膜，收集濾液；
(2)將20ml 0.2 mol/L的硫酸亞鐵溶液緩慢滴入到100 ml紅背桂葉提取液使其反應，然后，將混合液振蕩反應lh，同時以20 ml/min的流速向混合液中通入壓縮氧氣;反應完成后，將混合物真空抽濾過0.45微米的濾膜，并用去離子水沖洗直到淋出液pH值恒定，將所得固體放入冷凍干燥器中干燥10 h，取出研磨過200目篩，制得納米氧化鐵。
[0019]實施例5
(1)新鮮紅背桂葉在80°C下干燥48h，粉碎過5目篩得