[发明专利]一种MXene强化类芬顿氧化降解重金属络合物和回收重金属的方法

说明书

本发明涉及一种MXene强化类芬顿氧化降解重金属络合物和回收重金属的方法，属于环境保护领域。包括以下步骤：在含重金属络合物的废水中投加浓度为0.1～100mg/L的MXene和浓度为0.1～100mM的过硫酸盐或过氧化氢，搅拌反应10～90min。本方法pH应用范围广、无需额外添加低价态过渡金属离子、无需反复调节pH值，能够实现重金属络合物高效降解与重金属同步回收。

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及一种MXene强化类芬顿氧化降解重金属络合物和回收重金属的方法。

背景技术

重金属络合物在较宽pH范围内具有强的稳定性，传统的游离态重金属离子处理方法如吸附，碱沉淀和离子交换等难以将其有效去除。开发新型高效的重金属络合物处理技术意义重大。

近几年，高级氧化技术的在去除重金属络合物领域得到了大量研究。电催化、光催化、非均相催化剂催化等方式产生的强氧化性活性物种可以将重金属络合物氧化破络，释放游离态的重金属，再使用碱沉淀等处理方法将重金属离子沉淀去除。然而上述方法仍旧无法实现高附加值重金属的同步去除与回收，需要消耗大量的酸碱试剂。

因此，研制一种pH应用范围广、无需额外添加低价态过渡金属离子，无需反复调节pH值，能够实现重金属络合物高效降解与重金属同步回收的方法是非常重要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种MXene强化类芬顿氧化降解重金属络合物和回收重金属的方法，本方法pH应用范围广、无需额外添加低价态过渡金属离子，无需反复调节pH值，能够实现重金属络合物高效降解与重金属同步回收，简化重金属络合物处理工艺流程，减少低价态过渡金属催化剂的利用。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种MXene强化类芬顿氧化降解重金属络合物和回收重金属的方法，具体步骤如下：

(1)在含重金属络合物的废水中投加0.1～100mg/L MXene和0.1～100mM氧化剂，在10～30℃下搅拌反应10～90分钟；

(2)将步骤(1)反应后溶液静置或者过滤使固液分离，使用酸洗液清洗沉淀物或滤渣，回收重金属；

(3)清洗后的MXene在冷冻干燥之后重复利用。

优选地，所述重金属络合物为重金属与络合剂形成的重金属络合物，所述重金属为Cu、Ni、Pb、Cd、Fe、Zn、Cr、Ag、Hg、Co、As或Tl，所述络合剂为乙二胺四乙酸、柠檬酸、酒石酸、氨三乙酸铵或二乙醇胺。

优选地，所述的MXene为指多层或少层的二维过渡金属碳化物或氮化物。

优选地，所述MXene是结构式为M_n+1X_n的二维材料，n＝1、2、3，M为Sc、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf或Ta，X为C或者N。

优选地，所述的MXene为Ti₃C₂ MXene或NbC MXene。

优选地，所述氧化剂为过硫酸盐或过氧化氢。

优选地，所述过硫酸盐为过二硫酸盐和单过硫酸盐。

优选地，所述二硫酸盐为过硫酸钠或过硫酸钾；所述单过硫酸盐为过一硫酸氢钾。

优选地，所述的酸洗液为稀盐酸、稀硫酸或稀硝酸。

优选地，所述步骤(1)在含50μM重金属络合物的废水中投加10～60mg/L MXene和2～20mM氧化剂，在25℃下搅拌反应20～60分钟。

优选地，所述步骤(3)清洗后的MXene在-40℃～-10℃冷冻干燥23～25h之后重复利用。