[发明专利]采用铁－钛复合氧化物纳米材料处理受污染水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理受污染水的方法。

背景技术

近年来，纳米材料由于具有显著的优越特性而被广泛应用在各行各业。

其中，纳米二氧化钛作为一种典型的光催化剂，被广泛应用在环境化工领域。许多文献报道了纳米二氧化钛颗粒可有效催化降解环境中的农药，多氯联苯、多环芳烃和腐殖酸等有机物。然而，在实际的受污染水体中，由于污染源的多样性，水体中通常是多种污染物共存，其中重金属有机复合污染物最具代表性。对于这类污染物，尽管纳米二氧化钛可有效光催化降解有机污染物，然而，由此带来的环境风险是与有机污染物络合的重金属有可能被重新释放入水体中，因而须采用分步处理方法进一步去除重金属。

纳米氧化铁颗粒是一种有效的吸附材料。大量研究证实氧化铁可以有效吸附重金属离子，如砷、铬等。此外，相关研究也证实，铁在氧化钛中的参杂可使二氧化钛发生光催化作用的有效波长发生红移。相关研究也证实，在一种金属氧化物的制备过程中，掺入另一种金属离子，可获得更为细小均匀稳定的纳米颗粒，因而可增加颗粒的比表面积和吸附容量。因此，如何利用铁-钛复合氧化物纳米材料处理受污染水，是一个十分重要的课题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种材料用量少，成本低，操作简单，处理速度快，无二次污染的采用铁-钛复合氧化物纳米材料处理受污染水的方法。

本发明的方法包括如下步骤：

将铁-钛复合氧化物纳米材料在开放环境下与含有有机污染物和重金属离子的水体接触3～12小时，通过催化氧化和吸附作用去除水体中的有机污染物和重金属离子，达到水体净化；

所述的铁-钛复合氧化物纳米材料在水处理中的用量为0.2～2g/L，适宜pH范围为4～10，温度范围为2～60℃；

所述的铁-钛复合氧化物纳米材料中+4价钛的摩尔分数为20％～80％；

所述的水体中的有机污染物和重金属离子包括砷-腐殖酸复合污染物或铬-腐殖酸复合污染物；

水体中：

砷-腐殖酸复合污染物中，腐殖酸浓度为0.1～10mg/L，砷的浓度为0.05～5mg/L；

铬-腐殖酸复合污染物中，腐殖酸浓度为0.1～10mg/L，铬浓度为0.05～10mg/L；

所述的开放环境包括水体直接暴露于阳光下或在室内用紫外灯照射，以促使催化氧化过程有效进行；

所述铁-钛复合氧化物纳米材料的平均粒径为5～200μm的多孔材料，平均孔径为2～20nm；

该纳米材料由+3价铁盐和+4价钛盐合成，其中+3价铁的摩尔分数为20％～80％；

所述的+3价铁盐包括氯化铁、硝酸铁或硫酸铁；

所述的+4价钛盐包括氯化钛、硝酸钛或硫酸钛；

上述的铁-钛复合氧化物纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将+4价钛盐和+3价铁盐混合，加入水生成铁钛混合溶液，其中+4价钛盐的浓度为0.01～0.5mol/L，+3价铁盐的浓度0.01～0.5mol/L；

(2)用碱性溶液调节上述混合溶液pH至7～11，生成沉淀物；

(3)将生成的沉淀物用水洗涤后，装入半透膜材料制成的直径为5cm的长筒袋中；

(4)将半透膜密封，用水漂洗，更换去离子水，直至水的电导稳定在0.8～1.0μS/cm；

(5)将上述半透膜中的沉淀物在零下60℃冷冻干燥至少24小时或在60～105℃干燥至少24小时后，在300～700℃焙烧，获得浅黄色、棕红色或棕褐色颗粒，即为产品；

所说的半透膜为一种只给溶液中无机盐离子透过的薄膜，可采用市售产品，如日本和光纯药工业株式会社的D5半透膜。

所述的+3价铁盐为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁中的一种或几种混合物；

所述的+4价钛盐为氯化钛、硝酸钛或硫酸钛中的一种或几种混合物；

所述的碱性溶液，为0.1～1.0mol/L氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

与现有技术相比，本发明将一种铁-钛复合氧化物纳米材料应用于受污染水体处理，特别是应用于地下水和饮用水中去除砷-腐殖酸、铬-腐殖酸复合污染物。该方法具有材料用量少，成本低，操作简单，处理速度快，无二次污染，受环境因子影响程度小等优点。

具体实施方式

                    实施例1

铁-钛复合氧化物纳米材料的制备：