申請(qǐng)日2010.06.11

　　公開(kāi)(公告)日2011.12.14

　　IPC分類號(hào)C02F1/36; C02F1/70

　　摘要

　　本發(fā)明涉及環(huán)境化學(xué)，具體地說(shuō)是一種利用納米零價(jià)鐵為引發(fā)劑處理含重金屬離子和有機(jī)氯廢水的方法。本發(fā)明利用納米零價(jià)鐵制備成的引發(fā)劑中的化學(xué)還原、競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)等機(jī)理處理廢水，且這種引發(fā)劑對(duì)于多種廢水都適用，如典型的重金屬離子、有機(jī)氯如Cr(VI)、四氯乙烯等。將納米零價(jià)鐵進(jìn)行預(yù)處理制備成引發(fā)劑，加入到裝有廢水的反應(yīng)器中，在水浴恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，其中溫度為15-25℃，振蕩速度為160-180r/min。反應(yīng)一定時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種廢水的處理。采用本發(fā)明，每g納米零價(jià)鐵分別可以處理70-200mg Cr(VI)，5-15mg四氯乙烯。因此本發(fā)明在修復(fù)含重金屬離子和有機(jī)氯廢水方面具有良好的應(yīng)用前景。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用納米零價(jià)鐵為引發(fā)劑處理含重金屬離子、有機(jī)氯廢水的方法，其步驟如下：

　　(1)取1-10mL的Cr(VI)或四氯乙烯或亞甲基藍(lán)初始溶液與納米零價(jià)鐵粉加入到預(yù)處理容器中，滴加 0-1mL H2SO4，H2SO4濃度為0.05-0.5mol/L，超聲。

　　(2)將步驟(1)得到的含有納米零價(jià)鐵的引發(fā)劑加入到Cr(VI)或四氯乙烯或亞甲基藍(lán)溶液中，在 水浴恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，其中溫度為15-25℃，振蕩速度為100-150r/min，振蕩方式為回環(huán)式振蕩。反 應(yīng)一定時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種廢水的處理。

　　2.權(quán)利1所述納米零價(jià)鐵的添加量占廢水處理量的比例為1/100-1/2000，優(yōu)選范圍為1/400-1/1000。

　　3.權(quán)利1所述超聲溫度為15-25℃，功率為100W-160W，超聲時(shí)間為2-15min。

　　4.權(quán)利1所述納米級(jí)零價(jià)鐵，為本公司自制產(chǎn)品，納米零價(jià)鐵表面覆有鈍化層。純度98%，粒徑為 100-250nm，比表面積為3-7m2/g。

　　說(shuō)明書

　　一種納米零價(jià)鐵為引發(fā)劑處理典型重金屬、有機(jī)氯廢水方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及環(huán)境化學(xué)，具體地說(shuō)是一種利用納米零價(jià)鐵為引發(fā)劑處理含重金屬離子、有機(jī)氯、染料廢水的方法。

　　背景技術(shù)

　　水污染與防治已經(jīng)成為全球關(guān)注的嚴(yán)重問(wèn)題。廢水中含有染料、氯代有機(jī)物、硝基化合物、重金屬離子等各種污染物。

　　在水污染中，重金屬離子是其中較為嚴(yán)重的污染物，尤其是鉻。隨著工業(yè)的發(fā)展，鉻及其化合物作為冶金、電鍍、制革、油漆、顏料、印染、制藥等行業(yè)的重要原料，得到了廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，大量的含鉻粉塵、含鉻廢水和鉻渣也排入環(huán)境中，對(duì)大氣、水體、土壤造成了嚴(yán)重的污染。

　　有機(jī)氯是水環(huán)境中一類不可忽視的污染物，如各種有機(jī)氯農(nóng)藥及四氯乙烯、三氯乙烯等。其中，四氯乙烯是一種難降解氯代烯烴化合物，被廣泛用于干洗行業(yè)、金屬清潔等各個(gè)領(lǐng)域，代替了耗量大、易燃、去污能力較差的石油系溶劑。隨著四氯乙烯的大規(guī)模使用，大氣、地下水及土壤同時(shí)受到嚴(yán)重污染。

　　以上這些有毒物質(zhì)具有致畸、致癌、致突變的“三致”作用，對(duì)人類的生存環(huán)境是一種嚴(yán)重的威脅。能被微生物降解的物質(zhì)一般毒性較低，且易處理，毒性大而又穩(wěn)定性高的污染物往往很難被微生物降解，傳統(tǒng)的污水處理工藝對(duì)這些有機(jī)物的降解效率很低。因此，開(kāi)發(fā)低成本、高效率的污水處理技術(shù)成為水污染與治理領(lǐng)域的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

　　零價(jià)鐵近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始研究零價(jià)鐵材料還原去除水體中的重金屬污染的研究，并取得了一定的效果。近年來(lái)，零價(jià)鐵大量的被用于處理各種污水，染料廢水、氯代有機(jī)物、硝基化合物、重金屬離子。應(yīng)用的零價(jià)鐵材料中，主要有鐵屑、鐵粉、納米鐵粉和海綿鐵。有些研究小組致力于提高零價(jià)鐵的活性，改進(jìn)的方法包括與超聲波協(xié)同作用，雜化重金屬離子如鈀、鎳，用酸將零價(jià)鐵表面的鈍化層進(jìn)行蝕刻等，研究表明，這些方法都在一定程度上提高了零價(jià)鐵的活性。然而，需要指出的是，超聲波的協(xié)同作用在實(shí)際工業(yè)化過(guò)程中會(huì)受到限制。納米零價(jià)鐵的活性與其制備工藝有密切關(guān)系，事實(shí)表明，未經(jīng)鈍化的納米零價(jià)鐵會(huì)與水本身發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)，無(wú)法有效的處理廢水;傳統(tǒng)方法制備的納米零價(jià)鐵表面存在大量的氧化物，使得反應(yīng)效率大大降低。

　　本發(fā)明利用納米零價(jià)鐵制成了引發(fā)劑，對(duì)目前存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了的巧妙的改善。眾所周知，零價(jià)鐵處理廢水的主要機(jī)理是利用其還原能力，可將在金屬活動(dòng)順序表中排于其后的金屬置換出來(lái)而沉積在鐵的表面，還可將氧化性較強(qiáng)的離子或化合物及某些有機(jī)物被還原。引發(fā)劑中納米零價(jià)鐵不僅活性提高了，而且引發(fā)劑中產(chǎn)生了其它一些具有還原能力的離子，使得納米零價(jià)鐵的活性大大提高了。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于提供一種利用納米零價(jià)鐵為引發(fā)劑處理含重金屬離子、有機(jī)氯廢水的方法。

　　通過(guò)制備引發(fā)劑，利用引發(fā)劑中與廢水直接的化學(xué)還原、競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)等機(jī)理，使得納米零價(jià)鐵能夠快速 高效的去除污水，從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。

　　為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

　　(1)取1-10mL的Cr(VI)或四氯乙烯或亞甲基藍(lán)初始溶液與納米零價(jià)鐵粉加入到預(yù)處理容器中，滴加0-1mL H2SO4，H2SO4濃度為0.05-0.5mol/L，超聲。

　　(2)將步驟(1)得到的含有納米零價(jià)鐵的引發(fā)劑加入到Cr(VI)或四氯乙烯或亞甲基藍(lán)溶液中，在水浴恒溫振蕩器內(nèi)振蕩，其中溫度為15-25℃，振蕩速度為100-150r/min，振蕩方式為回環(huán)式振蕩。反應(yīng)一定時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種廢水的處理。

　　步驟(1)所述納米級(jí)零價(jià)鐵，為本公司自制產(chǎn)品，納米零價(jià)鐵表面覆有鈍化層。純度98%，粒徑為100-250nm，比表面積為3-7m2/g。

　　步驟(1)所述納米零價(jià)鐵的添加量占廢水處理量的比例為1/100-1/2000，優(yōu)選范圍為1/400-1/1000。

　　步驟(1)所述超聲溫度為15-25℃，功率為100W-160W，超聲時(shí)間為2-15min。

　　本發(fā)明利用引發(fā)劑制備過(guò)程中，酸去除表面鈍化層作用、超聲的清洗、化學(xué)作用、初始溶液競(jìng)爭(zhēng)作用等多種作用協(xié)同作用下，提高納米零價(jià)鐵去除廢水的活性。本發(fā)明主要優(yōu)點(diǎn)有：

　　1.實(shí)用性強(qiáng)。該發(fā)明可處理多種廢水，如重金屬離子、有機(jī)氯、染料等。

　　2.處理效果好。比一般的納米零價(jià)鐵處理廢水的方法提高了幾倍甚至是幾十倍。

　　3.處理速率快。幾乎在前30min內(nèi)就將廢水處理達(dá)到平衡。

　　4.工藝簡(jiǎn)單。本發(fā)明整個(gè)工藝只需要將制備引發(fā)劑，然后加入到廢水中，無(wú)需其它復(fù)雜的工藝流程。

　　5.操作費(fèi)用低。無(wú)特殊設(shè)備，只需普通超聲清洗儀便可，超聲只要2-15min就可。

　　6.安全無(wú)污染。本發(fā)明只需要納米零價(jià)鐵，無(wú)需添加其他有毒有害化學(xué)品，且處理完成后也不會(huì)產(chǎn)生廢煙廢氣等次生污染物。引入的SO42-也小于飲用水中硫酸鹽的含量標(biāo)準(zhǔn)(小于250mg/L)。