[發(fā)明專利]一種草酸鈉改性零價鐵去除水體中六價鉻的方法

有效

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• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109384299B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張禮知;廖敏子
• 申請（專利權(quán)）人: 華中師范大學(xué)
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70;C02F101/22
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 喬宇

本發(fā)明涉及一種草酸鈉改性零價鐵去除水體中六價鉻的方法。一種草酸鈉改性零價鐵去除水體中六價鉻的方法，其特征在于：將零價鐵在草酸鈉溶液中浸泡一段時間后，洗滌烘干，獲得草酸鈉改性零價鐵備用，然后將草酸鈉改性零價鐵對水體中的重金屬污染物進(jìn)行處理。相對于其它化學(xué)或物理方法處理零價鐵而言，本發(fā)明提供的方法工藝簡便易行，而且具有高效、無污染及環(huán)境友好等優(yōu)點。解決了目前零價鐵處理重金屬污染物活性低的問題，有望在環(huán)境污染治理方面得到廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水體中重金屬六價鉻污染的修復(fù)方法，適用于治理工業(yè)、農(nóng)業(yè)和礦業(yè)等領(lǐng)域的六價鉻重金屬污染。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，地表和地下水中重金屬污染越發(fā)嚴(yán)重，全球大多數(shù)國家都有重金屬污染水體事件被報道。與有機(jī)污染物不同，重金屬無法被生物降解，且容易在生物體中富集而對生物體產(chǎn)生危害，人類長期暴露于有毒或致癌的重金屬污染水體中，會產(chǎn)生各種疾病甚至癌癥，導(dǎo)致死亡。如鉻中毒會導(dǎo)致腎衰竭、肺癌和皮膚癌等。水中重金屬污染修復(fù)關(guān)系到人體健康，一直是環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域中的研究重點。

相對于其它重金屬污染修復(fù)技術(shù)，零價鐵技術(shù)具有成本低廉、環(huán)境友好和適用多種重金屬修復(fù)等特點，在修復(fù)重金屬污染水體領(lǐng)域越來越受到重視。經(jīng)過二十多年的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)，零價鐵技術(shù)在處理某些水體中重金屬離子(如鎳(Ni)、銅(Cu)、鉻(Cr)、汞(Hg)、鈾(U)和砷(As)等)方面效果優(yōu)異，但其廣泛應(yīng)用依然存在挑戰(zhàn)。例如，零價鐵存在活性不高的問題，表現(xiàn)為電子傳遞效率低以及亞鐵離子溶出慢等。導(dǎo)致這種問題的原因是：在零價鐵制備、儲存或是使用過程中，其表面會生成一層鐵氧/氫氧化物殼層，形成典型的核殼結(jié)構(gòu)。殼層的存在會影響體系中電子的轉(zhuǎn)移和傳質(zhì)過程進(jìn)而降低零價鐵去除污染物的效率。為了提高零價鐵的活性，科研工作者發(fā)展了多種改進(jìn)策略來消除殼層的負(fù)面影響。例如，制備納米零價鐵來代替微米零價鐵用于污染物的去除，納米零價鐵殼層相對較薄，發(fā)現(xiàn)納米零價鐵的還原能力和反應(yīng)速率較高，能夠高效去除重金屬污染物；酸洗、氫氣預(yù)處理和超聲處理等方法將零價鐵表面殼層部分去除，使得零價鐵直接暴露于水體中，進(jìn)而提高零價鐵去除污染物的效率。雖然這些方法能在一定程度上提升零價鐵去除重金屬的效率，卻無法從根本上提高零價鐵的電子選擇性：零價鐵傳遞給重金屬離子的電子數(shù)占其反應(yīng)消耗總電子數(shù)的比例。有研究表明，零價鐵的電子會由鐵核傳遞到殼層表面，在氧化物殼層表面與重金屬離子、水分子(或質(zhì)子)和溶解氧發(fā)生反應(yīng)。這些反應(yīng)的優(yōu)先順序與氧化物殼層的表面官能團(tuán)密切相關(guān)。因此，改變零價鐵表面基團(tuán)，是提高零價鐵的電子選擇性、提高零價鐵去除重金屬能力的有效途徑之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對零價鐵還原去除六價鉻活性低的問題，提供一種操作簡單、無污染的草酸鈉改性零價鐵增強(qiáng)其還原去除六價鉻能力的方法。本發(fā)明解決了由于零價鐵表面氧化層的存在導(dǎo)致其還原能力差的問題，其對于水體污染物六價鉻的去除具有高效、環(huán)境友好、無二次污染等優(yōu)點。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：

一種草酸鈉改性零價鐵去除水體中六價鉻的方法，其特征在于：將零價鐵在草酸鈉溶液中浸泡一段時間后，洗滌烘干，獲得草酸鈉改性零價鐵備用，然后將草酸鈉改性零價鐵對水體中的重金屬污染物進(jìn)行處理。

按上述方案，所述的草酸鈉溶液為0.05-0.25mol/L，優(yōu)選為0.1-0.2mol/L。

按上述方案，所述的浸泡時間為0.5-2.0h之間，優(yōu)選為1-2h。

通過優(yōu)化草酸鈉溶液的濃度和處理時間，可以進(jìn)一步提高改性后草酸鈉去除水體中六價鉻的活性。處理時間過短或者草酸鈉濃度過低，草酸鈉取代的零價鐵表面的羥基有限；處理時間過長或者草酸鈉濃度過高，會導(dǎo)致過多的草酸根附著在零價鐵表面，零價鐵表面可反應(yīng)的活性位點減少，由于位阻原因?qū)е履芨街诹銉r鐵表面的六價鉻變少，不利于改性后草酸鈉去除水體中六價鉻的活性。

按上述方案，所述的烘干為真空干燥、惰性氣氛下干燥或者冷凍干燥。