[發明專利]一種氣體輔助下降解重金屬離子的方法

有效

• 申請號: 201710040178.2
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106809908B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 周葦;張秋雅;郭林
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/62;B01J20/06;B01J20/30
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本發明涉及重金屬處理領域，具體涉及一種在氣體輔助情況下，利用金屬氫氧化物吸附劑快速去除重金屬離子同時達到高吸附率的方法。所述方法包括如下步驟：第一步，取金屬氫氧化物，所述金屬選自堿土金屬和第VIII族金屬；第二步，將所述金屬氫氧化物溶于超純水中，超聲至完全溶解，得到金屬氫氧化物水溶液；第三步，在振蕩器中將金屬氫氧化物水溶液與含重金屬離子的溶液混合，同時通入CO₂氣體。該方法利用金屬氫氧化物的吸附性能特別是納米吸附劑高的比表面積和活性位點，在二氧化碳存在的條件下進行對重金屬離子的去除，可以達到快速、高效的降解效果。

技術領域

本發明涉及重金屬處理領域，具體涉及一種在氣體輔助情況下，利用金屬氫氧化物吸附劑快速去除重金屬離子同時達到高吸附率的方法。

背景技術

近年來，隨著社會經濟的快速發展，工農業廢棄物越來越多，大部分工業廢水直接排放到水中，造成水里重金屬嚴重超標，導致了嚴重的環境問題。重金屬既可以直接進入水體、土壤和大氣，造成對多種環境要素的直接污染，也可以在水體、土壤和大氣中相互轉移，造成對各類環境要素的間接污染。同時重金屬難以降解，它們常常參與食物鏈循環而且容易在生物體內慢慢積累，危害人體健康。因此，去除廢水中的重金屬離子成為目前研究領域中的突出問題。

目前有許多重金屬去除方法，如化學沉積法、膜分離法、生物修復法、吸附法和離子交換法等，其中吸附法由于治理過程便捷、效果顯著、設備簡單、環保等特點而在實際生產生活中得到廣泛的應用。吸附劑的開發以及吸附方法的設置是吸附法成功應用的關鍵技術。吸附劑需要具備吸附效果好、吸附選擇性好、吸附速率快、容易再生和重復利用、機械強度高、化學性質穩定、材料來源廣和價格低廉等條件。近年來，國內外報道的吸附劑主要包括礦物吸附劑、天然吸附劑、傳統碳材料吸附劑、以及新型碳材料吸附劑等。但現有的吸附劑和吸附方法還存在吸附條件要求苛刻、步驟繁瑣以及重金屬吸附效率較低的問題。另一方面，目前由于化石燃料大量使用，導致二氧化碳大量排放，從而導致溫室效應越來越嚴重，所以二氧化碳的消耗和處理也成為當今世界一大難題。通常來說，二氧化碳的處理有溶劑吸收法、吸附法、膜分離法等，這些都可以進行二氧化碳的處理。但是，現有技術還未能找到一種簡單、方便的方法可以同時實現二氧化碳的氣體消耗和重金屬的快速降解。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種在二氧化碳氣體輔助的條件下，利用金屬氫氧化物吸附劑快速降解重金屬的方法。所述方法包括如下步驟：

第一步，取金屬氫氧化物，所述金屬選自堿土金屬和第VIII族金屬；

第二步，將所述金屬氫氧化物溶于超純水中，超聲至完全溶解，得到金屬氫氧化物水溶液；

第三步，在振蕩器中將金屬氫氧化物水溶液與含重金屬離子的溶液混合，同時通入CO₂氣體。

進一步的，第一步中，所述金屬選自鎂、鈣、鋇、鐵、鈷、鎳，優選鎂、鈷、鎳；所述金屬氫氧化物吸附劑為商購或自行制備，優選為制備的片層狀納米金屬氫氧化物，更優選所述片層為超薄片層，所述片層狀納米金屬氫氧化物的大小為長度100～800nm，片層厚度為2～50nm，優選10nm以下的片層結構，其中片層狀納米金屬氫氧化物的制備步驟如下：

(1).取1-5mM金屬鹽，并加入1000-3500ml超純水后密封，通入N₂后持續攪拌，得到金屬鹽溶液，攪拌時間優選10-60min，其中金屬鹽選自金屬的硝酸鹽、鹽酸鹽或氯化金屬鹽；

(2).取1.5-6mM氨基乙醇，并加入1500-5000ml超純水后密封，通入N₂后持續攪拌，得到氨基乙醇溶液，攪拌時間優選10-60min；

(3).將上述氨基乙醇溶液全部倒入所述金屬鹽溶液中，在攪拌的情況下繼續通入N₂，優選通入N₂時間2-10h，然后持續攪拌，優選攪拌時間24-36h，得到反應后的溶液；