环境保护与资源综合利用技术

本发明涉及一种氮硫协同改性微米零价铁材料及其制备方法与应用，该材料以硫化钠、氯化铵、微米零价铁为硫源、氮源、铁源，其中硫铁摩尔比为0.056：1，氮铁摩尔比为0.056：1。与硫化钠反应一段时间后再加入氯化铵进行振荡反应，从而形成一种氮硫协同改性微米零价铁材料，将该材料加入到含铬废水中，机械搅拌，可达到10分钟内快速完全去除反应体系中铬污染物的目的。所述与铵盐反应的时间包括7h、10h、12h、24h。本发明引入不同电负性的杂原子，包括硫和氮，实现对主体材料进行有效改性，以克服原始零价铁易钝化、去除污染物的pH适用范围较窄以及不易储存等问题，具有环境友好且高效等优点，对未来工业废水处理提供了重要的理论支撑。

重金属污染是水环境污染的一种重要类型，近些年涉及重金属污染的水污染事故占比较高。重金属在水体中具有较高溶解度、高毒性、高持久性，且易被生物体吸收富集，可能导致生命体畸形或突变，对生物的健康具有重大影响。由于重金属不能被降解，所以当水体遭受重金属污染时，由于本身的自净能力有限，必须依靠外力改变重金属的化学形态以降低毒性或者通过某转手段将重金属转移出水体。零价铁具有含量丰富、给电子能力强、成本低廉等优点，能够有效的去除水体中的有机污染物、重金属等。而当今如何解决零价铁易钝化、不易储存等问题则是目前研究的重点。

中国专利文件CN114588923A公开了一种氮掺杂零价铁纳米材料及制备方法与应用，以明胶、醋酸亚铁分别为氮源、铁源，通过溶解、混合、搅拌、烘干、研磨、高温烧制的方式合成氮掺杂零价铁纳米材料。但是上述方法的制备步骤较为复杂繁琐，且操作存在一定的安全隐患。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明在原始的微米零价铁上，成功负载了氮元素、硫元素，实现了氮物种与硫物种在微米零价铁表面的修饰，增加了材料的比表面积，提供更多的反应活性位点，加速材料与污染物的吸附，以及促进二价铁离子的释放，从而加速对污染物还原去除的目的。

本发明对氮硫协同改性微米零价铁材料去除废水中重金属铬的研究，发现该材料能够在乙酸‑乙酸钠的反应体系中10分钟内快速去除污染物，而硫化零价铁在同样反应体系中需要20分钟才能达到同样的效果，至于零价铁在该反应条件下180分钟时对Cr(Ⅵ)的去除效率仅为51.74％。

通过引入不同电负性的杂原子硫和氮，实现对主体微米零价铁材料进行有效改性，有效克服了原始零价铁材料易钝化、去除污染物的pH适用范围较窄等问题。而且本发明涉及的制备工艺简单、制备材料的原料廉价易得，对环境绿色友好。