[发明专利]一种硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料及其制备方法与应用。本发明中的硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料中硫元素与铁元素的摩尔比为(0.05‑0.06):1，硫元素与柠檬酸根的摩尔比为1:(1‑13)；制备方法为：在酸性缓冲溶液中，将微米零价铁与可溶性硫化盐、可溶性柠檬酸盐混合反应得到的。本发明制备的硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料对于废水中重金属铬的去除效率远远高于普通微米零价铁对铬的去除效率，同时也明显优于硫化改性微米零价铁材料；并且具有环境友好、药剂投加量少、反应速率快、操作简单等优点，因此在工业废水除重金属污染物方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料及其制备方法与应用，属于水处理技术领域。

背景技术

目前，重金属被广泛应用于机械加工、冶金、采矿等领域，造成大量重金属进入生物圈，这些重金属通过生物富集在食物链浓缩，达到生物所能承受的浓度上限而对其产生危害。水体中重金属污染是危害较大的环境问题之一，而含铬废水因其高毒性、难降解、高迁移率等特点引起人们的广泛关注。为了缓解六价铬对环境造成的污染，急需寻找一种有效的方法处理含铬废水。

零价铁因为环境友好、无毒、含量丰富、还原性强等特点而受到研究学者的广泛关注。但在实际应用中，零价铁的缺点也不容忽视，如在反应过程中易钝化、在表面形成一层致密的氧化铁膜阻止反应的进一步进行、对污染物的选择性低等。故需要对零价铁进行优化处理来提高其反应活性。

中国专利文件CN104478004A公开了一种改性FeS纳米微粒及其制备方法和应用，利用交联聚乙烯吡咯烷酮包裹于FeS纳米微粒表面形成壳核结构提高零价铁的反应活性。但是，上述专利的方法对制备改性材料过程中的环境要求较高，需要一直通N₂，材料极易在空气中氧化，不易保存。

发明内容

针对现有技术的不足，尤其是现有的纳米零价铁材料制备过程复杂、不易保存，而微米零价铁材料表面一层致密的氧化铁膜阻止反应的进行，使之活性低的问题，本发明提供一种硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料及其制备方法与应用。该硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料能够极大地提高对废水中铬的去除效率，并且有环境友好、药剂投加量少、反应速率快、操作简单等优点。

发明概述：

本发明在制备改性微米零价铁材料过程中加入可溶性硫化盐和柠檬酸盐，使得改性后的微米零价铁表面硫和柠檬酸盐充分结合，形成硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料，将材料加入到含有重金属铬的废水中，机械搅拌，二者的协同作用加速零价铁材料与污染物的反应，从而达到处理含铬废水的目的。

术语说明：

微米零价铁：一种粒径在微米级别的零价铁粉，具有良好的还原性以及吸附性。

室温：25±2℃。

本发明的技术方案如下：

一种硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料，所述的硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料中硫元素与铁元素的摩尔比为(0.05-0.06):1，硫元素与柠檬酸根的摩尔比为1:(1-13)。

根据本发明优选的，所述的硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料中硫元素与铁元素的摩尔比为0.056:1，硫元素与柠檬酸根的摩尔比为1:10。

根据本发明优选的，所述硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料是在酸性缓冲溶液中，将微米零价铁与可溶性硫化盐、可溶性柠檬酸盐混合反应得到的。

进一步优选的，所述酸性缓冲溶液为HAc-NaAc缓冲溶液；所述可溶性硫化盐为硫化钠；所述可溶性柠檬酸盐为柠檬酸钠。

上述硫化/柠檬化协同改性微米零价铁材料的制备方法，步骤如下：