[发明专利]一种晶胶负载纳米零价铁复合材料去除重金属铬的方法

说明书

本发明公开了一种晶胶负载纳米零价铁复合材料去除重金属铬的方法。这种方法是将晶胶负载纳米零价铁复合材料投加至铬溶液中，进行反应。本发明的晶胶负载纳米零价铁复合材料既维持了晶胶的超大孔结构，又提高了纳米零价铁的反应活性，使得纳米零价铁颗粒分布于晶胶孔道及表面上，防止颗粒间的团聚，能够有效实现环境水体中铬污染的高效处理，可广泛应用于环境水污染治理领域。

技术领域

本发明涉及一种晶胶负载纳米零价铁复合材料去除重金属铬的方法。

背景技术

重金属铬来源广泛，如电镀、制革、制药、印染等行业排放大量的含铬废水进入环境，直接导致水体的严重污染。资料显示，制革工业处理1t原皮，要排出含铬为410mg/L的废水50-60t；含铬电镀废水中六价铬含量更高，尤其是换电镀液时，通常排放大量高浓度含铬废水。铬在水中存在形式主要有六价铬(Cr(VI))和三价铬(Cr(III))，二者具有完全不同的化学特征及生物毒性，而且在一定条件下可以相互转化。Cr(III)主要存在于还原性、弱酸性条件下，在水中极易与其他物质形成络合物而稳定存在于沉积物中；Cr(VI)在任何pH值下均呈可溶态且能够稳定存在。其中Cr(VI)的毒性至少是Cr(III)的100倍；少量接触会引起鼻粘膜不适、溃疡或鼻中隔穿孔，长期大剂量接触会造成肾脏、肝脏的损伤，甚至诱发癌症。超标的六价铬在环境中不会自然降解，将在环境中积累对生物体造成危害。鉴于此，美国环境保护局(EPA)将Cr(VI)确定为17种高度危险的毒性物质之一。我国亦将铬及其化合物规划为优先控制污染物行列，而且在工业废水排放标准中六价铬为第一类污染物。我国生活饮用水卫生标准和地表水环境质量标准中明确规定水体中Cr(VI)的含量不得超过0.05mg/L。

水体中Cr(VI)的去除方法有多种，国内外处理含铬废水的传统方法主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离及生物处理法等，这些方法在研究中已取得一定的进展，但仍存在有处理过程中产生大量含铬污泥、易造成二次污染、成本过高、稳定性不好等问题。

近年来，纳米零价铁(nZVI)因其特殊的纳米结构，较高的反应活性及较强的还原能力而被广泛应用于Cr(VI)的去除研究中；纳米零价铁可以将毒性大的Cr(VI)还原为毒性小的Cr(III)，然后使Cr(III)发生沉淀反应得以去除。然而，正是因为nZVI大的比表面积和表面能，以及其特有的磁性，导致nZVI极易发生团聚和氧化，从而生成较大的颗粒，大大降低其反应活性及还原能力。

将nZVI负载到一些载体上(如：沸石、蒙脱石、膨润土、活性炭等)的改性研究在一定程度上改善了nZVI的团聚情况，增强了其反应活性；但是这些改性后的材料仍然呈粉末状，应用于废水处理过程中不易分离，形成大量污泥，且易流失，极可能造成二次污染，对环境和人类健康构成严重威胁。为了既能防止纳米零价铁颗粒的团聚，提高其反应活性，又能避免nZVI颗粒的流失，需要选用其他新型的载体材料来解决纳米零价铁颗粒在处理含铬废水中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作简单，反应活性高，无二次污染，质轻，体积小，对环境无害的晶胶负载纳米零价铁复合材料，并提供这种晶胶负载纳米零价铁复合材料去除重金属铬的方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种晶胶负载纳米零价铁复合材料去除重金属铬的方法，是将晶胶负载纳米零价铁复合材料投加至铬溶液中，进行反应。

铬溶液的pH值范围为2～12。

铬溶液中Cr的浓度为40mg/L～60mg/L。

晶胶负载纳米零价铁复合材料与铬溶液中Cr的质量比为(1.8～7.5)：1。

晶胶负载纳米零价铁复合材料中，纳米零价铁的负载量为晶胶质量的3％～15％。

晶胶负载纳米零价铁复合材料的制备方法包括以下步骤：