本發(fā)明涉及污水處理，具體涉及一種制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法。

背景技術(shù)：

1、在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域，零價鐵(zvi)因其強還原能力、高豐度及環(huán)境友好性，已成為去除重金屬、脫氯地下水和工業(yè)溶劑的常用材料。然而，zvi的應(yīng)用面臨幾個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。首先，zvi與水反應(yīng)時會釋放二價鐵離子(fe2+)和氫氣，導(dǎo)致可用于污染物還原的電子數(shù)量減少，進而降低反應(yīng)效率。此外，在堿性富氧環(huán)境下，zvi表面會形成不溶性鐵(氫)氧化物鈍化層。這種鈍化層不僅增加了污染物傳質(zhì)的阻力，還在鐵與污染物界面之間形成勢壘，進一步阻礙了電子的有效轉(zhuǎn)移。

2、為了克服這些限制，提高zvi的反應(yīng)性和選擇性，研究人員嘗試通過在原子水平上實現(xiàn)fe與p區(qū)塊元素(如硫)的連接。

3、圖1是表面修飾型硫化零價鐵的示意圖。圖2是表面修飾型硫化零價鐵不同ph時的示意圖。

4、硫的引入已被證明可以顯著提升zvi的反應(yīng)性，尤其是通過表面修飾和晶格工程的方式，如圖1-2所示，表面修飾通常通過液相沉淀法來實現(xiàn)，即通過含硫前驅(qū)體的分解、水解和歧化反應(yīng)在zvi表面形成fesx異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以作為電子傳遞的橋梁，將鐵的電子傳遞至目標(biāo)污染物。然而，這種修飾方法通常局限于zvi的表面，無法有效改變zvi的內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)。

5、申請?zhí)枮?02410541993.7的中國發(fā)明專利公開了一種硫化微米零價鐵及其制備方法和應(yīng)用，將連二亞硫酸鈉和鐵粉混合進行干法球磨,得硫化微米零價鐵。

6、該發(fā)明在制備過程中并未考慮到對零價鐵晶格結(jié)構(gòu)的調(diào)控。這種缺失導(dǎo)致材料的內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)沒有得到優(yōu)化，進而限制了電子的傳遞效率和材料的整體反應(yīng)性，此外，由于沒有采用晶格工程手段，材料的反應(yīng)活性和選擇性依賴于傳統(tǒng)的表面修飾或其他表面處理技術(shù)，無法深入改變材料的核心性能，尤其是在處理復(fù)雜污染物如cr(vi)和tce時，反應(yīng)速率和去除效果可能較低。

7、申請?zhí)枮?01910811326.5的中國發(fā)明專利公開了一種硫化改性零價鐵復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用，將黃鐵礦和零價鐵按一定質(zhì)量比混合置于球磨罐中；添加球磨珠與黃鐵礦和零價鐵混合均勻，直接干法球磨。

8、該發(fā)明采用了傳統(tǒng)的合成方法，方法雖然成熟，但通常在材料的微觀結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性方面存在局限，特別是在電子傳遞效率和反應(yīng)活性方面，可能難以達到最優(yōu)水平，此外傳統(tǒng)方法通常無法對材料的晶格結(jié)構(gòu)進行精細調(diào)控，這意味著材料內(nèi)部的電子傳遞路徑未得到優(yōu)化，可能限制了材料在處理復(fù)雜污染物時的效率，在長期應(yīng)用中可能表現(xiàn)出較低的穩(wěn)定性和反應(yīng)效率，難以適應(yīng)環(huán)境修復(fù)中的復(fù)雜和多變的條件。

9、因此，目前亟待解決的技術(shù)問題是：如何深入改變材料的核心性能，對材料內(nèi)部的電子傳遞路徑進行優(yōu)化，從而提升其還原能力和污染物去除效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法。

2、本發(fā)明提供了一種制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法，具有這樣的特征，具體步驟如下：s1，將零價鐵、硫化亞鐵和黃鐵礦加入酒精中攪拌均勻，得到待磨漿料；s2，在濕法球磨機的研磨罐中裝填研磨珠，將待研磨漿料加入濕法球磨機進行研磨，得到硫化零價鐵顆粒，研磨時間為40-640min，濕法球磨機的轉(zhuǎn)速為1800-2200rpm，研磨罐中設(shè)有攪拌器，攪拌器的轉(zhuǎn)速為100-140rpm；s3，從濕法球磨機中取出硫化零價鐵顆粒，將硫化零價鐵顆粒放入磁力分離設(shè)備進行分離；以及s4，將分離出的硫化零價鐵顆粒使用乙醇洗滌，并置于真空干燥箱中，在55-65℃的溫度下進行干燥。

3、在本發(fā)明提供的制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法中，還可以具有這樣的特征：濕法球磨機包括，球磨室，用于裝載球磨珠以及待磨漿料，球磨室內(nèi)部設(shè)有用于攪拌球磨珠和待磨漿料的攪拌軸；進料罐，一端與球磨室連通，用于向球磨室中輸入待磨漿料，進料罐內(nèi)設(shè)有用于將待磨漿料攪拌均勻的攪拌器；以及離心泵，一端與球磨室連通，另一端與進料罐的另一端連通，離心泵用于促進球磨室中球磨后的漿料回到儲液罐中，形成循環(huán)。

4、在本發(fā)明提供的制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法中，還可以具有這樣的特征：攪拌器的轉(zhuǎn)速為100-140rpm。

5、在本發(fā)明提供的制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，零價鐵為片狀微米級零價鐵。

6、在本發(fā)明提供的制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，研磨珠是直徑為0.3-0.5mm的氧化鋯研磨珠，研磨珠的填充量為0.7-0.8kg。

7、在本發(fā)明提供的制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，濕法研磨機的研磨罐溫度控制在22-28℃。

8、在本發(fā)明提供的制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法中，還可以具有這樣的特征：其中，硫化亞鐵、黃鐵礦和零價鐵的質(zhì)量比為1：(0.9-1.1)：(15.5-16)。

9、發(fā)明的作用與效果

10、根據(jù)本發(fā)明所涉及的一種制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法，本發(fā)明采用晶格工程方法，尤其是利用機械力化學(xué)技術(shù)，將硫元素有效地?fù)诫s進零價鐵的體心立方結(jié)構(gòu)中，不僅影響材料表面，還深入改變了鐵晶格內(nèi)部的性質(zhì)，使得材料在處理復(fù)雜污染物時具有更高的反應(yīng)活性和選擇性，具體來說，晶格工程提供了一種更為深入的改進途徑，通過誘導(dǎo)硫元素進入fe的體心立方(bcc)結(jié)構(gòu)，可以對零價鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其幾何和電子特性進行精細調(diào)控，硫元素在fe晶格中的摻雜不僅可以增強fe的導(dǎo)電性，還能通過形成p-d雜化軌道，增加電子遷移率，從而提升零價鐵的整體反應(yīng)性能；同時通過機械力化學(xué)方法，我們可以在較短的制備時間內(nèi)實現(xiàn)高效的硫摻雜，顯著降低了能耗和成本，提升了材料制備效率；本發(fā)明能夠精確控制硫元素的摻雜量，不僅提高了材料的初始活性，還確保了材料在長期應(yīng)用中的穩(wěn)定性，避免了傳統(tǒng)方法中常見的效率下降問題。

技術(shù)特征：

1.一種制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種制備硫在鐵體相摻雜的硫化零價鐵的制備方法，具體步驟如下：S1，將零價鐵、硫化亞鐵和黃鐵礦加入酒精中攪拌均勻，得到待磨漿料；S2，在濕法球磨機的研磨罐中裝填研磨珠，將待研磨漿料加入濕法球磨機進行研磨，得到硫化零價鐵顆粒，研磨時間為40?640min，濕法球磨機的轉(zhuǎn)速為1800?2200rpm，研磨罐中設(shè)有攪拌器，攪拌器的轉(zhuǎn)速為100?140rpm；S3，從濕法球磨機中取出硫化零價鐵顆粒，將硫化零價鐵顆粒放入磁力分離設(shè)備進行分離；以及S4，將分離出的硫化零價鐵顆粒使用乙醇洗滌，并置于真空干燥箱中，在55?65℃的溫度下進行干燥。

技術(shù)研發(fā)人員：史昱翔,李少林,張偉賢
受保護的技術(shù)使用者：同濟大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9