[发明专利]一种利用零价铁-过硫酸盐同时去除重金属-有机物复合污染水体的方法

说明书

技术领域

本发明属于重金属-有机污染物处理领域，具体涉及一种利用零价铁-过硫酸盐同时去除重金属-有机物复合污染水体的方法。

背景技术

近十年来，纳米零价铁(nZVI)的修复技术在环境领域的水体重金属和有机物污染修复方面显示出独特的优势而备受关注。具有化学性质活泼、价格低廉、来源广泛、有较好环境安全性等优点的纳米零价铁，因而被认为是一种最具有应用潜力的环境污染修复控制材料。大量研究表明，纳米零价铁能有效地通过其强还原性去除水体的重金属，已经被广泛地应用在水体中Cd、Ni、Zn、Cr、Pb等重金属污染的环境修复。

虽然纳米零价铁可以有效地去除水体或土壤中的多种污染物质，但是其颗粒本身易团聚、氧化形成沉淀从而引起活性降低是纳米零价铁的两大缺陷，阻碍了该技术的进一步发展，使之在实际废水处理中的应用性降低。因此，近年来，国内外许多研究者通过采用加入其他物质对其进行改性，提高其分散度，同时阻止纳米零价铁表面高活性位点与周围介质的反应，以此提高纳米零价铁颗粒的活性。最普遍的方法就是加入一些具有来源广泛、价格低廉、具有良好吸附及分散性能的载体改性剂(如沸石、壳聚糖、膨润土等)，改性后的纳米零价铁更有利于其大规模实际应用及推广。

此外，一种基于过硫酸盐(S₂O₈^2-)及其产物硫酸根自由基(SO₄^-·)氧化能力的高级氧化新技术(AOPs)在国内外被广泛关注。其原理：S₂O₈^2-在热、光(UV)、过渡金属离子(如Co²⁺、Ag⁺、Ce²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺等)等条件的激发下，S₂O₈^2-被活化分解为具有强氧化性的SO₄^-·，能高效降解有机污染物。虽然具有强氧化性的SO₄^-·在难生化有毒废水处理方面显示出巨大的应用前景，但是过硫酸盐的活化方法却不尽人意，比如：热活化法中的加热系统能源消耗量大、程序比较复杂，加大了水处理的费用，难以实现大规模应用；其次紫外活化法也需要很大的能耗，且在色度高的水体中不容易实现；而过渡金属离子活化法在常温常压下进行，操作方式相对简单，易于实现，但加入一些金属离子如Ag⁺、Co²⁺等作为活化剂会造成潜在的二次环境污染。具有来源广泛，成本低廉等优势特征的Fe²⁺在常温常压即可活化过硫酸盐，能耗低且不需额外加热源与光源，因而大多实验研究热点均为Fe²⁺活化过硫酸盐产生SO₄^-·氧化降解有机污染物。然而，纳米零价铁在去除重金属或有机污染物时，其本身会被氧化为Fe²⁺，尤其是在pH较高的体系，存在大量的Fe²⁺会容易引起纳米零价铁表面形成铁羟基沉淀物，阻止污染物与纳米零价铁颗粒表面上的接触，引起催化还原活性的降低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的缺陷，而提供一种同时去除重金属-有机物复合污染水体的方法。

本发明的同时去除重金属-有机物复合污染水体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将膨润土负载型纳米零价铁和过硫酸盐投加到含有重金属和有机物的水体中形成多相共存体系去除重金属和有机物。

所述的含有重金属和有机物的水体优选为含有重金属Cr(Ⅵ)和有机物苯酚的水体。

所述的膨润土负载型纳米零价铁优选为膨润土和铁按照质量比1:1的比例通过液相还原法在膨润土上负载纳米零价铁，从而得到膨润土负载型纳米零价铁。

进一步优选，所述的膨润土负载型纳米零价铁通过以下方法制备：将氯化铁溶于混合液中，然后再加入膨润土，在氮气保护下均匀混合，然后加入过量NaBH₄溶液，在氮气保护下，使NaBH₄与氯化铁完全反应，确保三价铁完全还原为零价铁，待反应完全后，回收黑色固体，用乙醇清洗后，真空干燥后，得到膨润土负载型纳米零价铁。需将其保存在充满氮气的棕色瓶，以免被氧化。

优选，所述的膨润土负载型纳米零价铁，其颗粒粒径40～60nm。