[發明專利]一種用于去除三價砷和六價鉻污染的施氏礦物

有效

• 申請號: 201910958408.2
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110713224B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 王小明;應虹;黃坤;馮雄漢;嚴玉鵬;劉凡
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/70;C02F1/72;C02F101/10;C02F101/22
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 徐紹新

本發明公開了一種用于同時去除三價砷和六價鉻污染的施氏礦物，它是按以下方法制備的：將去離子水加熱至50?70℃，然后加入FeCl₃·6H₂O和Na₂SO₄，將混合溶液保溫攪拌5?20min，將反應后得到的沉淀冷卻至室溫后轉移到透析袋中，透析5?10天至電導率低于100μs·cm^?1，離心干燥后得到比表面積為100?300m²·g^?1的粉末。本發明中施氏礦物對As(III)和Cr(VI)二元污染物共存體系的砷、鉻去除效果好，去除表現為氧化還原?吸附聯合作用，即在降低水體中砷和鉻濃度的同時可進一步減小兩種污染元素的毒性。

技術領域

本發明屬于污染治理領域，具體涉及一種用于去除三價砷和六價鉻污染的施氏礦物，本發明還涉及一種去除水體中三價砷和六價鉻污染的方法。

技術背景

隨著工業技術的飛速發展，工業生產的廢水、農藥和醫藥廢棄物等引發的重金屬污染逐漸成為全球性的環境問題。其中，重金屬砷是對人體危害極大的元素之一，且其不能被降解，易通過食物鏈和地球化學循環不斷積累，對生態系統造成極大的威脅。砷在天然水中主要以As(III) 和As(V)兩種形式存在，前者毒性比后者大60倍，且移動性強，不易被吸附劑吸附去除。鉻是一種青灰色的過渡金屬，廣泛分布于地殼中，在溶液環境中Cr(VI)和Cr(III)是最常見的，且Cr(VI)的毒性是Cr(III)的 100～1000倍。長期暴露在Cr(VI)污染環境中會給人體帶來巨大的健康危害，如導致胃腸道、皮膚疾病以及異常血液功能等。近年來，污染水體中經常出現As和Cr的復合型污染，特別是在酸性礦山廢水、顏料制造等工業廢水中。因而，如何高效治理高毒性、高致癌性的As、Cr復合污染對改善礦區地下水重金屬污染現狀具有重要環境意義。

吸附技術是目前高效處理礦區重金屬污染的重要方法之一，利用比表面積較大的不溶性固體材料作為吸附劑，通過物理吸附、化學吸附或者離子交換等作用將水中的污染元素轉移到固相中，從而達到去除污染物的目的。在砷和鉻的污染去除方法中，吸附法也是運用最廣泛的方法之一，砷的吸附劑有活性炭、活性鋁、粘土、鐵氧化物等，鉻常用的吸附劑有活性炭和鐵氧化物。此外，由于Cr(VI)的毒性是Cr(III)的1000倍，而As(III)的毒性是As(V)的60倍，實際處理過程中，經常將Cr(VI)還原成Cr(III)，As(III)氧化成As(V)，從而降低污染物毒性。

施氏礦物是一種在酸性礦山廢水環境中常見的富含硫酸鹽的羥基鐵氧化物，具有較大的比表面積和表面OH位點密度以及高濃度的硫酸根含量，使得其對重金屬元素有良好的吸附和交換去除能力。近年來，施氏礦物作為一種環境修復材料被廣泛運用于污染水體的治理，且表現出良好的效果，尤其是對砷和鉻的去除，其單獨的富集量可以達到812ppm(Cr)和6740ppm(As)。此外，施氏礦物在一定條件下不止有吸附劑的作用，還能作為催化劑，例如可通過界面作用催化Cr(VI)還原成Cr(III)，從而降低其毒性。因此，利用施氏礦物獨特的結構和表面特性，可將其用于高效去除復合污染水體中的As(III)和Cr(VI)，并降低其毒性，這為治理富含As(III)和Cr(VI)的污染廢水提供了一種有效途徑。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種用于去除三價砷和六價鉻污染的施氏礦物，本發明的第二個目的是提供所述的施氏礦物在去除水體中三價砷和六價鉻污染中的應用。利用本發明對三價砷和六價鉻污染進行處理，具有成本低廉、治理效果好、操作簡單等優點。