本發(fā)明屬于湖泊沉積物高效修復，具體涉及一直fe/si雙金屬柱撐蒙脫石復合材料在原位修復污染沉積物中的應用。

背景技術：

1、湖泊活性氧物種是湖泊水體或沉積物中的氧在電子轉移過程中生成的具有較強活性的物質，典型的湖泊活性氧物種包括羥基自由基(·oh)、單線態(tài)氧(1o2)、激發(fā)三重態(tài)氧(3cdom*)等?；钚晕镂锓N具有較高的氧化還原點位，能夠無選擇地氧化水體和沉積物中的碳、氮、磷及有機污染物，在湖泊生源要素循環(huán)和污染物遷移轉化過程中發(fā)揮著重要作用，可顯著影響湖泊水體質量和生態(tài)系統(tǒng)結構。

2、提高沉積物中還原性物質如鐵的電子轉移和能量躍遷效率是提升活性氧物種產(chǎn)量的有效方法。一般認為，可向表層沉積物中添加鐵氧化物和鐵硫化物等方法提高活性氧物種產(chǎn)量。但是，鐵氧化物及鐵硫化物在沉積物中易發(fā)生團聚，降低了電子轉移和能量躍遷效率，故對沉積物活性氧物種產(chǎn)量提升幅度有限。蒙脫石是由顆粒極細的含水鋁硅酸鹽構成的層狀礦物，在湖泊沉積物中廣泛分布。蒙脫石具有很好的分散性，經(jīng)水化后其層間可交換陽離子可與周圍其他金屬陽離子發(fā)生交換，將蒙脫石的層間距撐大，經(jīng)高溫煅燒后可形成具有較高活性的穩(wěn)定結構。金屬離子鐵和硅具有可變價態(tài)，可通過離子交換方式穩(wěn)定柱撐在蒙脫石層間，形成活性極強的雙金屬柱撐蒙脫石。但是，目前關于雙金屬柱撐蒙脫石提高湖泊沉積物活性氧物種產(chǎn)量的方法及其應用還鮮有報道。

3、故發(fā)展一種提高水位波動過程中沉積物活性氧物種產(chǎn)量，進而將其應用于污染沉積物的修復，可達到生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟及社會效益的最大化，對于湖泊沉積物、河岸帶沉積物、海岸帶沉積物、土壤等污染修復均具有重要的戰(zhàn)略意義。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述缺陷和不足，提供了一種fe/si雙金屬柱撐蒙脫石復合材料在原位修復污染沉積物中的應用，該fe/si雙金屬柱撐蒙脫石復合材料可以顯著提高湖泊水位波動過程中沉積物的活性氧物種產(chǎn)量，進而達到原位修復沉積物的目的。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種fe/si雙金屬柱撐蒙脫石復合材料在原位修復污染沉積物中的應用，將fe/si雙金屬柱撐蒙脫石復合材料與水位波動過程中的沉積物混合，用于降解沉積物中的抗生素、雌激素或有機農(nóng)藥殘留；

3、所述fe/si雙金屬柱撐蒙脫石復合材料的制備方法包括以下步驟：

4、s1蒙脫石預處理：將蒙脫石加入至去離子水中，水浴攪拌，使蒙脫石充分溶脹；

5、s2雙金屬負載：將fecl3·6h2o溶液和nasio3溶液緩慢滴加入蒙脫石懸浮液中，攪拌并老化過夜，然后進行離心、干燥、研磨，獲得fe/si雙金屬負載蒙脫石；其中，fecl3·6h2o溶液的濃度為0.35～0.55m，nasio3溶液的濃度為0.60～0.90m；

6、s3雙金屬柱撐蒙脫石：將fe/si雙金屬負載蒙脫石置于馬弗爐內，在300～500℃下煅燒2～4h，經(jīng)冷卻后獲得fe/si雙金屬柱撐蒙脫石。

7、進一步，去離子水與蒙脫石的質量比為35:1～45:1，水浴溫度為30～35℃。

8、進一步，步驟s2中，fecl3·6h2o濃度為0.45～0.50m，nasio3溶液濃度為0.70～0.80m

9、進一步，步驟s2中，fecl3·6h2o濃度與蒙脫石懸浮液的體積比為0.95:1～1.05:1，nasio3溶液與蒙脫石懸浮液的體積比為0.95:1～1.05:1。

10、進一步，步驟s3中，煅燒溫度為350～450℃，煅燒時間為2.0～2.5h。

11、進一步，雙金屬柱撐蒙脫石復合材料與沉積物的質量比為1:1000～1:100。

12、本發(fā)明所達到的有益技術效果：

13、1、雙金屬柱撐蒙脫石合成方法簡單易行、且成本低。

14、2、合成的雙金屬柱撐蒙脫石無毒無害且穩(wěn)定性好，投加至沉積物中不易團聚和板結，對湖泊水體及沉積物微生物生態(tài)系統(tǒng)無毒害作用。

15、3、雙金屬柱撐蒙脫石的添加可顯著提升水位波動過程中沉積物活性氧物種的產(chǎn)生量，3dom*的生成量提高4.87倍倍，1o2的生成量提高5.04倍，·oh的生成量提高5.13倍，可有效對沉積物進行修復。

16、4、雙金屬柱撐蒙脫石的添加可顯著提高沉積物污染物的降解效率，其中對多環(huán)芳烴的降解提高了1.58倍，抗生素降解效率提高了2倍，對雌激素的降解效率提高1.79倍。

技術特征：

1.fe/si雙金屬柱撐蒙脫石復合材料在原位修復污染沉積物中的應用，其特征在于：將fe/si雙金屬柱撐蒙脫石復合材料與水位波動過程中的沉積物混合，用于降解沉積物中的抗生素、雌激素或有機農(nóng)藥殘留；

2.根據(jù)權利要求1所述的應用，其特征在于：步驟s1中，去離子水與蒙脫石的質量比為35:1~45:1，水浴溫度為30~35℃。

3.根據(jù)權利要求1所述的應用，其特征在于：步驟s2中，fecl3·6h2o濃度為0.45~0.50m，nasio3溶液濃度為0.70~0.80m?。

4.根據(jù)權利要求1所述的應用，其特征在于：步驟s2中，fecl3·6h2o濃度與蒙脫石懸浮液的體積比為0.95:1~1.05:1，nasio3溶液與蒙脫石懸浮液的體積比為0.95:1~1.05:1。

5.根據(jù)權利要求1所述的應用，其特征在于：步驟s3中，煅燒溫度為350~450℃，煅燒時間為2.0~2.5?h。

6.根據(jù)權利要求1所述的應用，其特征在于：雙金屬柱撐蒙脫石復合材料與沉積物的質量比為1:1000~1:100。

技術總結
本發(fā)明提供一種Fe/Si雙金屬柱撐蒙脫石復合材料在原位修復污染沉積物中的應用，將Fe/Si雙金屬柱撐蒙脫石復合材料與水位波動過程中的沉積物混合，用于降解沉積物中的抗生素、雌激素或有機農(nóng)藥殘留；雙金屬柱撐蒙脫石通過提升水位波動過程中沉積物活性氧物種的產(chǎn)生量，進而有效提高對沉積物中污染物的降解，對多環(huán)芳烴的降解提高了1.58倍，抗生素降解效率提高了2倍，對雌激素的降解效率提高1.79倍。其中<supgt;3</supgt;DOM<supgt;*</supgt;的生成量提高4.87倍倍，<supgt;1</supgt;O<subgt;2</subgt;的生成量提高5.04倍，·OH的生成量提高5.13倍。

技術研發(fā)人員：徐華成,宋娜,劉飛,趙國強,杜海巖
受保護的技術使用者：中國科學院南京地理與湖泊研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9