本發(fā)明屬于環(huán)境工程、環(huán)境巖土工程，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種零價(jià)鐵的分散方法，能夠有效提高零價(jià)鐵在地下水、土壤中的遷移、分散性能，適用于重金屬、氯代有機(jī)物污染的地下水、土壤的原位修復(fù)。

技術(shù)背景

零價(jià)鐵即單質(zhì)鐵，可分為納米級(jí)零價(jià)鐵(0-200nm)和微米級(jí)零價(jià)鐵(1-2um)，具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性，廣泛應(yīng)用于重金屬、氯代有機(jī)物污染的地下水及土壤的原位修復(fù)。但在工程應(yīng)用中，由于1、零價(jià)鐵顆粒表面積累了大量正負(fù)電荷；2、零價(jià)鐵顆粒比表面積大，表面能高，處于能量不穩(wěn)定狀態(tài)；3、顆粒表面氫鍵、化學(xué)鍵的作用，零價(jià)鐵顆粒極易發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致其反應(yīng)活性大大降低。此外，裸露的零價(jià)鐵顆粒極易與空氣中或水中的氧發(fā)生反應(yīng)形成鈍化層，導(dǎo)致其表面失活。

針對(duì)上述問(wèn)題，美國(guó)環(huán)保署(epa，usa)多采用羧甲基纖維素鈉及食用油作為分散劑，制成乳化的零價(jià)鐵懸浮液阻止零價(jià)鐵的凝聚及表面氧化；專(zhuān)利cn106474940a采用氨基聚乙二醇單甲醚及3-羥基-l酪氨酸合成的微乳改性零價(jià)鐵能夠有效去除水中的重金屬及有機(jī)鹵代物。上述方法在一定程度上解決了零價(jià)鐵顆粒易凝聚、易氧化的問(wèn)題，然而，上述方法所采用的分散劑成本高昂且均為工業(yè)化學(xué)制品，對(duì)環(huán)境存在潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，尋找一種成本低廉、環(huán)境友好的零價(jià)鐵分散劑已然成為場(chǎng)地修復(fù)業(yè)內(nèi)人員日益關(guān)注的焦點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種零價(jià)鐵的分散方法，該方法以烷基糖苷、瓜爾豆膠、黃原膠為分散劑，能夠有效阻止零價(jià)鐵顆粒的凝聚作用，保持零價(jià)鐵顆粒的反應(yīng)活性，同時(shí)，烷基糖苷、黃原膠為微生物代謝產(chǎn)物，瓜爾豆膠可由植物提取物經(jīng)簡(jiǎn)單加工而得，價(jià)格低廉，可100％生物降解，無(wú)潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種零價(jià)鐵的分散方法，包括以下步驟：

(1)稱(chēng)取瓜爾豆膠、黃原膠，簡(jiǎn)單混合后溶于水中，攪拌均勻；

(2)稱(chēng)取烷基糖苷，添加到步驟(1)得到的體系中，攪拌均勻，制得分散劑；

(3)稱(chēng)取零價(jià)鐵，保存于乙醇的水溶液中；

(4)將步驟(2)得到的分散劑與步驟(3)得到的體系混合，攪拌均勻，得到分散的零價(jià)鐵。

步驟(1)中，瓜爾豆膠與黃原膠的質(zhì)量比為0.65～0.80：0.35～0.20。

優(yōu)選地，步驟(1)中，瓜爾豆膠與黃原膠的質(zhì)量比為3:1～5:3。

步驟(2)中，瓜爾豆膠和黃原膠的總質(zhì)量為分散劑總質(zhì)量的5.0％～10％。

優(yōu)選地，步驟(2)中，瓜爾豆膠和黃原膠的總質(zhì)量為分散劑總質(zhì)量的7.3％。

步驟(2)中，烷基糖苷的質(zhì)量為瓜爾豆膠和黃原膠的總質(zhì)量的10％～35％。

優(yōu)選地，步驟(2)中，烷基糖苷的質(zhì)量為瓜爾豆膠和黃原膠的總質(zhì)量的25％。

步驟(3)中，零價(jià)鐵是納米零價(jià)鐵或微米零價(jià)鐵。

步驟(3)中，零價(jià)鐵的質(zhì)量為步驟(3)得到的體系總質(zhì)量的5％～25％。

優(yōu)選地，步驟(3)中，零價(jià)鐵的質(zhì)量為步驟(3)得到的體系總質(zhì)量的5％。

步驟(3)中，乙醇的水溶液中，乙醇與水的體積比為20％～25％。

優(yōu)選地，步驟(3)中，乙醇的水溶液中，乙醇與水的體積比為25％。

步驟(4)中，步驟(2)得到的分散劑質(zhì)量為步驟(3)得到的體系質(zhì)量的15％～35％。

優(yōu)選地，步驟(4)中，步驟(2)得到的分散劑質(zhì)量為步驟(3)得到的體系質(zhì)量的25％～30％。

步驟(3)中，乙醇的水溶液用膨潤(rùn)土和水的混合體系替代，所述膨潤(rùn)土與水的質(zhì)量比為1:2～1:4。

優(yōu)選地，步驟(3)中，膨潤(rùn)土與水的質(zhì)量比為2:5。

本發(fā)明對(duì)攪拌速率、攪拌時(shí)間等沒(méi)有具體要求，只要能達(dá)到充分溶解即可。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)如下：

1、本發(fā)明的零價(jià)鐵包含納米零價(jià)鐵和微米零價(jià)鐵，突破了工程應(yīng)用中只對(duì)納米零價(jià)鐵進(jìn)行表面改性的傳統(tǒng)。

2、本發(fā)明采用的表面活性劑烷基糖苷為微生物代謝產(chǎn)物，相比于目前采用的羧甲基纖維素鈉、氨基聚乙二醇單甲醚均為人工合成化工產(chǎn)品，烷基糖苷可100％降解，環(huán)境更為友好，價(jià)格更為低廉。

3、添加瓜爾豆膠和黃原膠能夠顯著提高納米零價(jià)鐵/微米零價(jià)鐵水溶液的稠度，從而減小烷基糖苷的使用量。

4、本發(fā)明還對(duì)烷基糖苷、瓜爾豆膠和黃原膠的配比進(jìn)行了優(yōu)化，不僅有效地提高了零價(jià)鐵分散效果，還降低了分散劑中各成分的使用量。

附圖說(shuō)明

圖1是添加不同組分、不同配比的分散劑，納米零價(jià)鐵在乙醇的水溶液中的分散效果圖；

圖2是添加不同組分、不同配比的分散劑，納米零價(jià)鐵在乙醇的水溶液中達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的的分散效果圖；

圖3是添加不同組分、不同配比的分散劑，微米零價(jià)鐵在膨潤(rùn)土和水的混合體系中的分散效果圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書(shū)中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。

一種零價(jià)鐵的分散方法，包括以下步驟：

(1)稱(chēng)取瓜爾豆膠、黃原膠，簡(jiǎn)單混合后溶于水中，攪拌均勻；

(2)稱(chēng)取烷基糖苷，添加到步驟(1)得到的體系中，攪拌均勻，制得分散劑；

(3)稱(chēng)取零價(jià)鐵，保存于乙醇的水溶液中；

(4)將步驟(2)得到的分散劑與步驟(3)得到的體系混合，攪拌均勻，得到分散的零價(jià)鐵。

步驟(1)中，瓜爾豆膠與黃原膠的質(zhì)量比為0.65～0.80：0.35～0.20。

優(yōu)選地，步驟(1)中，瓜爾豆膠與黃原膠的質(zhì)量比為3:1～5:3。

步驟(2)中，瓜爾豆膠和黃原膠的總質(zhì)量為分散劑總質(zhì)量的5.0％～10％。

優(yōu)選地，步驟(2)中，瓜爾豆膠和黃原膠的總質(zhì)量為分散劑總質(zhì)量的7.3％。

步驟(2)中，烷基糖苷的質(zhì)量為瓜爾豆膠和黃原膠的總質(zhì)量的10％～35％。

優(yōu)選地，步驟(2)中，烷基糖苷的質(zhì)量為瓜爾豆膠和黃原膠的總質(zhì)量的25％。

步驟(3)中，零價(jià)鐵是納米零價(jià)鐵或微米零價(jià)鐵。

步驟(3)中，零價(jià)鐵的質(zhì)量為步驟(3)得到的體系總質(zhì)量的5％～25％。

優(yōu)選地，步驟(3)中，零價(jià)鐵的質(zhì)量為步驟(3)得到的體系總質(zhì)量的5％。

步驟(3)中，乙醇的水溶液中，乙醇與水的體積比為20％～25％。

優(yōu)選地，步驟(3)中，乙醇的水溶液中，乙醇與水的體積比為25％。

步驟(4)中，步驟(2)得到的分散劑質(zhì)量為步驟(3)得到的體系質(zhì)量的15％～35％。

優(yōu)選地，步驟(4)中，步驟(2)得到的分散劑質(zhì)量為步驟(3)得到的體系質(zhì)量的25％～30％。

步驟(3)中，乙醇的水溶液用膨潤(rùn)土和水的混合體系替代，所述膨潤(rùn)土與水的質(zhì)量比為1:2～1:4。

優(yōu)選地，步驟(3)中，膨潤(rùn)土與水的質(zhì)量比為2:5。

以下結(jié)合附圖，并通過(guò)試驗(yàn)來(lái)論證本發(fā)明所采用的分散劑對(duì)零價(jià)鐵有很好的分散效果：

實(shí)施例1添加不同組分、不同配比的分散劑，納米零價(jià)鐵在乙醇的水溶液中的分散效果試驗(yàn)。

(1)用天平稱(chēng)取feso4·7h2o12.5g，溶于100ml的除氧去離子水中，轉(zhuǎn)移至500ml的三口燒瓶中，通氮?dú)獗Ｗo(hù)。

(2)稱(chēng)取nabh41.9g，溶于100ml的除氧去離子水中。

(3)在機(jī)械攪拌(r＝200r/min)和氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，將步驟(2)中的溶液以2滴/min的速度滴加到步驟(1)的溶液中。

(4)bh4^-溶液滴完后繼續(xù)反應(yīng)30min，分別用去離子水及無(wú)水乙醇清洗2～3次，并用磁選法分離出零價(jià)鐵顆粒，保存在50ml乙醇的水溶液中，其中乙醇和水的體積比為1:4，單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％。

(5)重復(fù)5次步驟(1)至步驟(4)，獲得編號(hào)分別為a、b、c、d、e的納米零價(jià)鐵-乙醇的水溶液。

(6)向b、c、d、e中分別添加含1.0g烷基糖苷+10g去離子水、0.8g瓜爾豆膠+0.2g烷基糖苷+10g去離子水、0.8g黃原膠+0.2g烷基糖苷+10g去離子水、0.6g瓜爾豆膠+0.2g黃原膠+0.2g烷基糖苷+10g去離子水，a中添加10g去離子水。按照瓜爾豆膠/黃原膠/(瓜爾豆膠+黃原膠)+水+攪拌均勻+烷基糖苷的順序制備分散劑。

(7)充分?jǐn)嚢韬?，靜置，觀察添加不同分散劑的納米零價(jià)鐵在水中的分散效果。

由圖1和圖2可知，添加不同分散劑的納米零價(jià)鐵在乙醇的水溶液中的分散效果為e≈d＞c≈b＞a。結(jié)果表明：在烷基糖苷中添加瓜爾豆膠、黃原膠能夠有效地提高納米零價(jià)鐵的分散效果；在烷基糖苷中添加瓜爾豆膠和黃原膠的混合物比添加同質(zhì)量的單一的瓜爾豆膠或黃原膠對(duì)納米零價(jià)鐵的分散效果好。

實(shí)施例2添加不同組分、不同配比的分散劑，微米零價(jià)鐵在膨潤(rùn)土和水混合體系中的分散效果試驗(yàn)。

(1)稱(chēng)取4.0g的商業(yè)微米鐵粉(daramend鐵粉)置于50ml的離心管中，加除氧去離子水至50ml刻度線。

(2)稱(chēng)取膨潤(rùn)土20.0g加入到步驟(1)的離心管中。

(3)重復(fù)6次步驟1至步驟2，獲得編號(hào)為a、b、c、d、e、f的微米零價(jià)鐵-膨潤(rùn)土水體系。

(4)向b、c、d、e、f中分別加入含有2.0g烷基糖苷+20g去離子水、1.0g黃原膠+1.0g烷基糖苷+20g去離子水、1.0g瓜爾豆膠+1.0g烷基糖苷+20g去離子水、1.0g瓜爾豆膠+0.6g黃原膠+0.4g烷基糖苷+20g去離子水、1.2g瓜爾豆膠+0.4g黃原膠+0.4g烷基糖苷+20g去離子水，a中添加20g去離子水。按照瓜爾豆膠/黃原膠/(瓜爾豆膠+黃原膠)+水+攪拌均勻+烷基糖苷的順序制備分散劑。

(5)充分?jǐn)嚢韬?，靜置，觀察添加不同分散劑的微米零價(jià)鐵在膨潤(rùn)土-水體系中的分散效果。

由圖3可知，添加不同分散劑的納米零價(jià)鐵在膨潤(rùn)土和水混合體系中的分散效果為f≈e＞d＞c≈b＞a。結(jié)果表明：在烷基糖苷中添加瓜爾豆膠、黃原膠能夠有效地提高微米零價(jià)鐵在膨潤(rùn)土和水混合體系中的分散效果；在烷基糖苷中添加瓜爾豆膠和黃原膠的混合物比添加同質(zhì)量的單一的瓜爾豆膠或黃原膠對(duì)微米零價(jià)鐵的分散效果好；不同配比的瓜爾豆膠、黃原膠對(duì)微米零價(jià)鐵的分散效果不同。