[發明專利]一種Fe-Cu雙金屬電氣石協同微生物除Cr(Ⅵ)填料的制備方法

在審

• 申請號: 201911042901.6
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110713250A
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 朱文會;王夏暉;吳文俊;季國華;何俊;黃國鑫
• 申請（專利權）人: 生態環境部環境規劃院
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F101/22
• 代理公司: 33352 杭州華宸聯名知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 黃歡娣

本發明公開了一種Fe?Cu雙金屬電氣石協同微生物除Cr(Ⅵ)填料的制備方法。本發明制備的產品針對傳統零價鐵還原Cr(Ⅵ)和傳統微生物還原Cr(Ⅵ)反應效率低的缺陷，引入包埋型改性微孔Fe?Cu電氣石，有效緩解傳統零價鐵和微生物還原Cr(Ⅵ)的缺陷，在顯著提升零價鐵除Cr(Ⅵ)性能的同時，進一步強化微生物還原Cr(Ⅵ)的性能，極大地降低了填料制備成本和含Cr(Ⅵ)廢水處理成本。本發明填料對Cr(Ⅵ)的絕對去除率相比零價鐵填料提高15.15倍以上，填料處理含Cr(Ⅵ)廢水成本相比零價鐵填料成本降低90%以上，為含Cr(Ⅵ)地下水大規模風險防控提供技術支撐，具有良好的環境效益、經濟效益和社會效益。

技術領域

本發明涉及地下水Cr(VI)污染修復技術領域，特別涉及一種包埋型改性微孔Fe-Cu雙金屬電氣石協同微生物除Cr(Ⅵ)填料的制備方法。

背景技術

Cr(VI)污染的地下水的修復通常采用抽出－地表化學處理法，但存在成本 高、周期長、能耗大、易造成地下水二次污染等缺點。近年來，零價鐵PRB技 術以其能耗低、不造成二次污染等優勢迅速興起，但零價鐵與Cr(Ⅵ)發生的是 表層反應，生成的(Fe_xCr_1-x)(OH)₃沉淀附著在零價鐵表面阻礙零價鐵與Cr(Ⅵ)的 進一步反應，導致零價鐵鈍化，從而利用率極低。

針對零價鐵PRB除Cr(Ⅵ)填料利用率低的問題，國內外研究主要集中在兩大方面：

①零價鐵改性方面，主要包括如下三方面：降低鐵粉粒徑、改變零價鐵反應機理、運用分散材料/固定化材料。

目前降低粒徑方面的改進主要通過電沉積或液相反應法制備納米粒徑零價鐵，降低零價鐵粒徑，一定程度上提高零價鐵的比表面積，從而提高零價鐵的利用率，但在實際應用中極易被空氣氧化失效，導致利用率低。

目前零價鐵反應機理方面的改進主要是通過置換反應在表面鍍上一層催化劑，避免零價鐵直接發生表層氧化還原反應，通過另一種金屬催化劑起到電子傳遞的作用，從而增加零價鐵的氧化層深度，提高利用率。但實際應用中發現，置換反應制備的Fe-Cu雙金屬利用率雖有提升，但性能提升有限。

目前運用分散材料/固定化材料方面。通過無機/有機載體（沸石、活性炭、粉煤灰、海藻酸鈣等）與零價鐵混合分散零價鐵或通過有機溶劑分散/固定化零價鐵，提高零價鐵比表面積，從而提高零價鐵利用率。但傳統的分散材料/固定化材料對零價鐵利用率的提升有限。

②將零價鐵與微生物耦合，協同加強Cr(Ⅵ)的去除效率。目前常用的微生物種類包括硫酸鹽還原菌和亞鐵還原菌，但傳統微生物與零價鐵協同，微生物易受外界環境影響，導致反應效率低。

發明內容

本發明目的在于針對傳統零價鐵還原Cr(Ⅵ)和傳統微生物還原Cr(Ⅵ)利用率低的缺陷，提供了一種高效、經濟可行、使用方便的一種Fe-Cu雙金屬電氣石協同微生物除Cr(Ⅵ)填料的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種Fe-Cu雙金屬電氣石協同微生物除Cr(Ⅵ)填料的制備方法，該方法包括以下步驟：

（1）稱取鐵電氣石100g，放入行星球磨機中球磨5~10 min，球磨后的鐵電氣石粉末過200目標準篩后，取篩下鐵電氣石粉末備用；

（2）稱取碳粉10g，放入行星球磨機中球磨5~10 min，球磨后的碳粉末過200目標準篩后，取篩下粉末備用；

（3）將0.1~2 g步驟（2）處理后的碳粉，加入到50g步驟（1）過篩的鐵電氣石粉末中，混合均勻后待用；

（4）將海藻酸鈉以0.04 g/mL的濃度加入到100mL蒸餾水中，充分攪拌后置于恒溫箱85℃下加熱2~5h，溶解完全后靜置2小時后待用；