[发明专利]一种重金属废水处理用ZrO2及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种重金属废水处理用ZrO₂的制备方法，加热煅烧UiO‑66类金属有机骨架材料，得到重金属废水处理用ZrO₂；其中所述煅烧温度为600～1200℃，所述煅烧时间为2～5h。本发明以UiO‑66类金属有机骨架材料为前驱体经过2～5h在600～1200℃温度下的进行煅烧，得到的ZrO₂具有较高的比表面积，在重金属离子吸附过程中提供了更多的吸附位点，进而提高了对重金属离子的吸附量。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种重金属废水处理用ZrO₂及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国工业化建设的快速发展，金属冶炼、矿物加工等工业生产和固体废物焚烧等人类生活活动导致的各种有毒有害的重金属物质排放量不断升高，使得各地不断发生各种重金属中毒事件，对人们的健康和环境造成了严重的威胁。大量的工业和生活废水未经处理流入河流中，导致我国黄淮辽河等很多水域河流都出现了铅、汞、砷、镉、锑等重金属离子严重超标现象，甚至影响到地表水及地下水的质量，导致近年来“砷毒”、“血铅”、“镉米”、“锑污染”等事件频发。

砷是一种经国际肿瘤机构(IARC)和美国疾病控制中心(CDC)认证的致癌物质，它会在生物体内积累，对人体多种系统功能造成伤害，诱发高血压、神经病变、心脑血管、皮肤色素代谢异常等，影响劳动和生活能力，最终发展成皮肤癌、肝癌等多种内脏癌变。金属锑早在1979和1976年就被美国环保局和欧盟分别列为优先考虑的污染物，它对生物和人体有慢性毒性和致癌性，短时间处于锑含量过高的环境中会刺激人的眼、皮肤和呼吸系统，长期接触会导致人体的心脏和肝脏功能损坏，甚至死亡。因此，在砷、锑含量超过排放限值的废水排放之前，去除废水中的砷、锑等剧毒污染物是非常有必要的。

目前吸附法是一种比较成熟并且操作简单易行的污水处理方法。其中氧化锆(ZrO₂)是一种无机材料，由于其化学稳定性高、无毒且不溶于水，被广泛地用作水处理吸附剂。虽然相关研究人员针对ZrO₂对废水中重金属的吸附进行了深入研究，但是仍存在着吸附剂对废水中砷、锑等剧毒重金属离子的吸附容量低、效果差等问题。因此，如何制备具有高吸附性能的ZrO₂纳米材料，成为科研人员关注和解决的热点及难点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种重金属废水处理用ZrO₂及其制备方法，本发明制备得到的ZrO₂对重金属离子具有较高的吸附量。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种重金属废水处理用ZrO₂的制备方法，包括以下步骤：

加热煅烧UiO-66类金属有机骨架材料，得到重金属废水处理用ZrO₂；

所述煅烧温度为600～1200℃，所述煅烧时间为2～5h。

优选的，所述加热煅烧在保护气氛下进行，所述保护气氛为氮气气氛或惰性气氛。

优选的，所述加热的升温速率为2～5℃/min；所述加热的初始温度为 20～25℃。

优选的，所述UiO-66类金属有机骨架材料的粒径为50～100nm。

优选的，所述UiO-66类金属有机骨架材料的有机配体为对苯二甲酸、氨基对苯二甲酸和巯基对苯二甲酸一种或多种。

优选的，所述UiO-66类金属有机骨架材料的制备方法包括以下步骤：加热处理含有ZrCl₄与有机配体混合液后干燥研磨；所述ZrCl₄与有机配体的摩尔比为(1～3)：1。