[发明专利]一种硫化镉-二氧化钛纳米复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种硫化镉‑二氧化钛纳米复合物及其制备方法和应用，其制备方法包括将含镉废水和硫化钠溶液按比例分开且同时加入到含有二氧化钛晶种的底液中，调节pH值为4.0‑8.0，反应，分离沉淀即得。当含镉废水和硫化钠溶液的浓度分别为0.0010mol/L和0.0025mol/L，其加入速率相同且分别为0.8‑1.5ml/min，晶种投加量为0.1‑0.8g/L时，反应产物结晶良好，镉去除率大于98％，生成的硫化镉‑二氧化钛纳米复合物的粒径为30nm左右；产物硫化镉‑二氧化钛纳米污泥具有良好的光催化降解性能，且其光催化性能明显优于现有同类催化剂，有效实现了污泥资源化利用，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，涉及含镉废水的回收利用，更具体地，涉及一种硫化镉-二氧化钛纳米复合物及其制备方法和应用。

背景技术

镉是典型的有毒重金属元素，可随人类活动在水体、土壤等环境中积累，并通过食物链进入人体，引发各种疾病，威胁人类健康。

目前含镉废水处理方法，包括：化学沉淀法、吸附法、电沉积法、离子交换法、膜分离法、萃取法、生物法等，其中，吸附法、离子交换法、生物法等方法虽然操作简单，但运行成本高；膜分离法由于膜容易被废水中的有机物和污染物堵塞，大大降低了膜的寿命，从而导致其处理成本增高；化学沉淀法由于具有工艺简单、操作方便和运行成本低等优势，一直是工业上处理含镉废水最常用的方法。在化学沉淀法处理含镉废水中，硫化法由于生成的硫化镉沉淀稳定，难于返溶，不易造成二次污染，应用较多。

然而，现有的包括硫化法在内的化学沉淀法处理含镉废水会产生大量污泥，目前国内污泥的处理处置以焚烧、填埋等为主，不仅投资成本高，对环境也会造成二次污染。近年来，对于剩余污泥资源化利用技术研究较多，主要技术手段有利用剩余污泥制取保温材料、制砖、作为微生物燃料电池的燃料、制取吸附材料、污泥土地堆肥(农田施用，受损土壤的修复与改良)、制取絮凝剂等，但以上均是对污泥的二次加工处理，而不是对其进行直接的资源化利用。

综上所述，开发一种既能实现对含镉废水的处理又能对处理过程产生的污泥直接实现资源化利用的技术是本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种硫化镉-二氧化钛纳米复合物及其制备方法和应用。

根据本发明一方面提供了一种硫化镉-二氧化钛纳米复合物的制备方法，包括，将含镉废水和硫化钠溶液按比例分开且同时加入到含有二氧化钛晶种的底液中，调节pH值为4.0-8.0，常温，反应，分离取沉淀，烘干研磨即得。

在上述技术方案中，所述底液中二氧化钛晶种为锐钛矿晶体结构，且所述底液中二氧化钛晶种含量为0.1-0.8g/L。

在将含镉废水和硫化钠溶液按比例分开且同时加入到含有二氧化钛晶种的底液中发生反应生产硫化镉时，控制二氧化钛晶种的晶体结构和加入量，一方面是为了控制晶核的数目，避免爆发成核，促进晶体的生长，另一方面是为了改进形成复合型污泥。二氧化钛晶种的加入量太少，对晶体生长的促进效果不佳；二氧化钛晶种的加入量太大，一方面，对复合型污泥中硫化镉晶体的生长不利，另一方面，对含镉废水来说是引入了一种新的杂质。实验研究结果表明，当二氧化钛晶种加入量为0.1-0.8g/L时，含镉废水中镉离子的去除率高达98％以上，且所得硫化镉晶体的晶型较好。

在上述技术方案中，所述pH值调节为4.5-7.5，优选为5.0。