[发明专利]高性能除Cr(VI)煤基功能材料的制备方法及使用方法

权利要求书

1.一种高性能除Cr(VI)煤基功能材料的制备方法，其特征在于：首先混合原料和过硫酸盐，然后将原料和过硫酸盐混合物加入纯水充分搅拌混合，之后对混合后的物料进行水热炭化反应，反应结束后自然冷却至室温，对冷却的物料进行真空抽滤，真空抽滤结束后利用超纯水去除物料中的硫酸根离子，最后将去除硫酸根离子的物料烘干碾磨得到高性能除Cr(VI)煤基功能材料；

具体步骤如下：

S1首先按过硫酸盐和焦粉的比例为2~8 mmol/g进行混合，然后按照每14 mL超纯水添加1 g混合物料的比例将混合物料加入超纯水充分搅拌混合；

S2将充分搅拌混合后的超纯水混合物料置于水热釜并密封进行水热炭化反应，过硫酸盐水热炭化反应增加了焦粉表面的持久性自由基及含氧官能团的含量，同时过硫酸盐水热处理降低焦粉灰分并疏通孔隙，从而提高了焦粉对Cr(VI)的还原以及对Cr(VI)和Cr(III)的吸附效果；

S3水热反应结束后，待水热釜反应器冷却至室温；

S4取出反应釜中的混合物料，并对混合物料进行真空抽滤实现固液分离，之后利用超纯水水洗混合物料去除固体部分中的硫酸根离子，最后将去除硫酸根离子的固体混合物料放入烘箱中烘干，将烘干后的物料反复碾磨直至全部过100目筛，得到除Cr(VI)煤基功能材料。

2. 根据权利要求1所述高性能除Cr(VI)煤基功能材料的制备方法，其特征在于：采用的焦粉为煤焦化过程中产生的焦炭的筛下副产物，先筛选粒度大于0.5 mm的，然后利用破碎三头研磨筛分后取小于0.045 mm的焦粉。

3.根据权利要求1所述高性能除Cr(VI)煤基功能材料的制备方法，其特征在于：过硫酸盐包括过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。

4. 根据权利要求1所述高性能除Cr(VI)煤基功能材料的制备方法，其特征在于：水热炭化的温度为3~ 5℃/min的速度加热，最终温度设置在220℃、时间为8~24 h。

5. 根据权利要求1所述高性能除Cr(VI)煤基功能材料的制备方法，其特征在于：烘箱的烘干温度为100±5℃，干燥时间至少为24 h。

6. 根据权利要求1所述高性能除Cr(VI)煤基功能材料的制备方法，其特征在于：抽滤采用砂芯漏斗，所用滤膜为0.45 μm水系滤膜。

7.一种使用上述任一权利要求所述高性能除Cr(VI)煤基功能材料的制备方法制备的高性能除Cr(VI)煤基功能材料。

8.一种使用权利要求7所述高性能除Cr(VI)煤基功能材料的使用方法，其特征在于步骤如下：

根据污染废水中所含Cr(VI)的浓度将适量的高性能除Cr(VI)煤基功能材料投入含Cr(VI)的污染废水，根据Cr(VI)的去除率来判断投入的高性能除Cr(VI)煤基功能材料是否适量，对添加了高性能除Cr(VI)煤基功能材料的污染废水持续进行搅拌反应，反应过程中高性能除Cr(VI)煤基功能材料中的-OH基团使其与污染废水中的Cr(VI)形成内层络合，增强界面电子转移，同时进行吸附和降毒两个过程：降毒过程，通过还原途径将吸附在高性能除Cr(VI)煤基功能材料表面的或者溶液中的高毒的Cr(VI) 还原成毒性较低、迁移性较弱的Cr(III)；吸附过程，高性能除Cr(VI)煤基功能材料吸附溶液中Cr(VI)，同时吸附被还原的Cr(III)到高性能除Cr(VI)煤基功能材料的表面或孔隙中，以此实现废水中Cr(VI)的清除。

9. 根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于：含Cr(VI)模拟污染废水浓度与高性能除Cr(VI)煤基功能材料投放量之间的关系为：污染废水浓度为10~50 mg/L时，添加的高性能除Cr(VI)煤基功能材料为2~6 g/L；当污染废水的pH为2~8时，无需进行pH调节可直接添加高性能除Cr(VI)煤基功能材料使用。