[發明專利]回收廢水中的鎘制備高性能CdS@C光催化劑的方法及其應用

在審

• 申請號: 202110398556.0
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113134365A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 張若瀾;李嘉欣;潘資鍵;張晨;吳玲鑫;李健瑜;陳志
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊唯

本發明涉及一種回收廢水中的鎘制備高性能CdS@C光催化劑的方法及其應用；回收廢水中鎘制備高性能CdS@C光催化劑的方法，包括以下步驟：1)用大薸植株吸附、富集廢水中低濃度鎘，得到含有高濃度鎘的植物體；2)取鎘富集大薸植物體的根部，洗滌、干燥、粉碎后得樣品；3)將粉碎后的樣品在氮氣保護下進行燒制，獲得含鎘生物質碳；4)將獲得的含鎘生物質碳在氮/氧混合氣體保護下，繼續燒制，得到富鎘生物質碳；5)將富鎘生物質碳與水和硫化劑混勻，并進行硫化反應，得到碳負載硫化鎘材料；本發明將鎘富集并轉化成具有較窄的禁帶寬度和高效光催化活性的碳負載的硫化鎘光催化材料，實現了水體中鎘污染的治理和重金屬鎘的高值化回收利用。

技術領域

本發明屬于環保材料的技術領域，特別涉及一種回收廢水中的鎘制備高性能CdS@C光催化劑的方法及其應用。

背景技術

我國是鎘礦產資源大國，也是重金屬鎘消費大國近年來，隨著工業的飛速發展，我國鎘產量和消耗量逐年增加，導致相當數量的重金屬鎘通過廢氣、廢水、廢渣排入環境中，造成水體、土壤的嚴重污染和生態環境的破壞，并通過食物鏈富集危害了人類的身體健康。而另一方面，鎘作為一種稀散金屬，廣泛應用于電鍍、電子產業、合成化學等各個工業領域。因此，如何回收利用環境中的鎘，是解決鎘污染問題最經濟有效的策略。

當前，對于低濃度重金屬鎘污染水體的修復技術主要有化學沉淀法。然而，這種方法只是把水中的鎘變成大量含鎘的廢渣，無法實現鎘資源的回收利用，存在二次污染的風險。植物修復是一種新興的重金屬污染修復技術，能夠將環境中低濃度的重金屬富集于植物體中，從而實現從環境中徹底去除重金屬的目的，被認為是經濟有效、切實可行的重金屬污染土壤和水體原位修復策略之一。而吸附重金屬的植物體可進一步用于提取植物油、制備生物炭、回收能源等實現資源化再利用。此外，鎘富集的植物體不但能夠制備高性能的生物質炭，而且含有高濃度的鎘，可用于制備高性能CdS光催化材料，實現重金屬鎘的高值化回收利用。

目前，已經報道伴礦景天(Sedum plumbizincicola)、東南景天(Sedumalfredii)、印度芥菜(Brassica juncea)、大薸(Pistia stratiotes)等多種陸生和水生植物具有鎘富集的能力。其中大薸生長周期較短、生物量較大并具有持續的吸附和富集水中低濃度鎘的能力，在低濃度重金屬鎘污染水體的修復中具有很好的應用前景。然而，迄今為止，尚無有關利用大薸回收廢水中低濃度鎘制備高性能光催化材料及其應用的研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用大薸回收廢水中低濃度鎘制備高性能碳負載硫化鎘光催化材料的方法及其應用，以實現低濃度鎘污染廢水的治理和重金屬鎘的高值化回收利用。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種回收廢水中鎘制備高性能CdS@C光催化劑的方法，包括以下步驟：

1)用大薸植株吸附、富集廢水中低濃度鎘，得到含有高濃度鎘的植物體；

2)取鎘富集大薸植物體的根部，洗滌、干燥、粉碎后得樣品；

3)將粉碎后的樣品在氮氣保護下進行燒制，獲得含鎘生物質碳；

4)將獲得的含鎘生物質碳在氮/氧混合氣體保護下，繼續燒制，得到富鎘生物質碳；

5)將富鎘生物質碳與水和硫化劑混勻，并進行硫化反應，將反應后的固體產物洗滌、干燥即得碳負載硫化鎘材料。

進一步的，步驟1)廢水中鎘濃度低于15mg/L。

進一步的，步驟2)所述鎘富集植物中鎘含量大于300mg/kg干重。

進一步的，步驟3)中燒制溫度為500℃，燒制時間為5～6h。

進一步的，步驟4)所述氮/氧混合氣體中氮/氧體積比為4～5：1。