[发明专利]空气稳定纳米铁去除水体中六价铬污染的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米技术应用领域，尤其是一种空气稳定纳米铁去除水体中六价铬污染的方法。

背景技术

铬及其化合物是冶金工业、金属加工、电镀、制革、油漆、颜料、印染、制药、照相制版等行业必不可少的原料。由于不能对这些行业产生的含铬废水进行有效的控制和不合理排放，常常导致许多地区的地表水和地下水存在着严重的铬污染现象。水体中铬主要以Cr(III)和Cr(VI)两种形态存在。Cr(VI)的溶解度和迁移性较大，具有致癌、致畸和致突变作用，因此，Cr(VI)污染的修复技术受到了人们的广泛关注。近年来，国内外研究人员研究开发了一些具有实用意义的工程技术方法，其中用零价铁以及纳米级零价铁还原去除水体中的Cr(VI)是一个非常活跃的研究领域。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用空气稳定纳米铁修复水体中六价铬污染的方法，该纳米铁可以与水体中的Cr(VI)发生还原反应，形成铁氧体共沉淀，从而达到修复污染的目的。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种空气稳定纳米铁去除水体中六价铬污染的方法，该方法包括以下步骤：

常温常压下，向初始浓度为40mg/L的Cr(VI)溶液中投加新制备的纳米铁和在空气中放置两个月的纳米铁，使纳米铁的浓度均为0.4-0.6g/L，反应100-200min，反应体系的pH值为4-8。

本发明的优点和有益效果是：

1.由于纳米铁粒径小，比表面积大，反应活性高，因此，与普通铁粉相比可以更加快速地还原Cr(VI)，在常温常压下发生还原反应，仅仅在100分钟内，Cr(VI)的去除率均能达到78％以上。在体系pH值较低的条件下，去除效果较好。该产品可广泛应用于环境污染处理和环境修复领域，具有很好的市场前景。

2.该纳米铁在空气中存放后活性并未受到太大影响，这种纳米铁便于使用和运输。

3.纳米铁价格低廉，在常温常压下就可以去除水体中的Cr(VI)，需要设备简单，操作方便，具有运行成本低的特点。

4.通过简单调节体系的pH值就可以在更短的时间里达到满意的去除效果，无需外加其他试剂，不会对环境造成二次污染。

附图说明

图1为本发明采用的纳米铁透射电镜照片；

图2为本发明采用的纳米铁在空气中存放两个月前后活性对比图(与普通铁粉相比)；

图3为本发明不同纳米铁浓度下Cr(VI)残留浓度的示意图；

图4为本发明不同pH值条件下Cr(VI)残留浓度的示意图。

具体实施方式

本发明通过以下实施例结合附图进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。

本发明所使用的纳米铁由实验室合成，该产品已申请专利，申请号为：200810052476.4，其透射电镜照片如图1所示。纳米铁粒子为球形或椭圆形，粒径的分布范围为20-80nm，平均粒径为60nm。将初始浓度为40mg/L的Cr(VI)溶液加入到100ml血浆瓶中，投加纳米铁，调节体系的pH值然后将血浆瓶放入摇床在常温常压下振荡(220转/分)。根据预先设定的时间取样，水样经0.22μm滤膜过滤后采用二苯碳酰二肼分光光度法测定水样中残留Cr(VI)的浓度。

实施例1：向初始浓度为40mg/L的Cr(VI)溶液中投加新制备的纳米铁，在空气中放置两个月的纳米铁和普通铁粉，使纳米铁的浓度均为0.5g/L，铁粉的浓度为3g/L，如图2所示。在140分钟内，两种纳米铁对Cr(VI)的去除率均可以达到95％以上，并且在空气中存放后纳米铁的活性并未受到太大影响，其对Cr(VI)的去除效果远远好于普通铁粉。

实施例2：向初始浓度为40mg/L的Cr(VI)溶液中投加新制备的纳米铁，如图3所示，当纳米铁浓度分别为0.4，0.5和0.6g/L时，在100分钟内，Cr(VI)的去除率分别为78％，95％和100％。

实施例3：向初始浓度为40mg/L的Cr(VI)溶液中投加新制备的纳米铁，如图4所示，在60min内，当pH值为4时，Cr(VI)的去除率为98％；当pH值为8时，Cr(VI)的去除率降为58％。即零价铁还原Cr(VI)的速率随pH值的增大而减小。

反应的方程式为：