[发明专利]一种磁性导电高分子协同微波还原水中六价铬的方法

说明书

本发明属于重金属废水处理领域，特别涉及一种磁性导电高分子协同微波还原水中六价铬的方法，将含有六价铬的废水用无机酸或小分子有机酸调节溶液pH至酸性，加入核壳结构的磁性导电高分子材料，混匀后转移至微波化学反应器中进行反应，将废水中的六价铬还原成三价铬，后用永磁铁分离回收所述磁性导电高分子材料；利用磁性导电高分子对六价铬的表面富集和对微波能量的有效吸收，在微波场中实现高毒性六价铬的高效还原；该方法相比其他技术，动力学优势明显；微波可同步实现磁性导电高分子的再生，采用磁分离回收的材料可循环回用；该方法简单、高效、易于工业化，经济和环境效益显著。

技术领域

本发明属于重金属废水处理领域，更具体地说，涉及一种磁性导电高分子协同微波还原水中六价铬的方法。

背景技术

水体铬污染主要来源于化工、冶金和印染等行业排放的废水。自然界中铬的稳定存在形态主要为Cr(VI)和Cr(III)，二者之间的相互转化受水体pH、氧化还原电位、温度等影响。Cr(VI)的生物毒性是Cr(III)的100多倍，属于国家优先控制重点污染物之一。Cr(VI)可通过生物链进入人体，具有显著的三致效应，严重危害了人类健康。因此，水体Cr(VI)的有效控制一直是重金属废水处理领域的研究重点。

含Cr(VI)废水的处理方法包括生物法、物理化学法、化学还原法、光/电催化还原法等。生物法对微生物耐受性要求高，处理负荷低，停留时间长。物理化学法包括混凝法、离子交换法、吸附法、膜分离法等，可有效分离去除水中的Cr(VI)，但大多只能实现Cr(VI)向固相的转移和富集，无法将高毒Cr(VI)还原为低毒Cr(III)，因此脱毒效果较差。化学还原法、光/电催化还原法可通过引入化学还原剂、电场或光生电子来还原Cr(VI)，但存在物料消耗大、电极损耗大、反应时间长、对水质透明度要求高等缺陷，Cr(VI)转化为Cr(III)的效率低、成本高。随着我国工业的快速发展，含Cr(VI)废水排放量居高不下，寻求能高效还原Cr(VI)的新技术，可大幅削减污水处理装置占地面积，降低投资成本，具有显著的经济和环境效益。

微波是频率在0.3～300GHz的高频电磁波。近年来，研究发现将微波结合微波吸收材料用于氧化降解污水中有机毒物，具有操作简单易行、投资和运行成本低、占地面积少、降解高效彻底、适用性广等优点。

李熠等在《含铬废水微波还原处理工艺研究》(《湿法冶金》2008年27卷3期)中利用微波加热结合有机还原剂构建了六价铬的均相催化还原体系，反应快速高效，但无法避免药剂投加量大、流失率高且易造成出水二次污染等缺陷；陈鼎等在《微波辅助球磨还原含Cr(VI)废水的研究》(《湖南大学学报》2017年44卷6期)中利用微波辅助球磨的方法为铁球还原Cr(VI)提供能量以加快反应速率，但需结合球磨装置，反应器要求高，操作复杂且出水铁离子浓度高的不足仍需进一步克服。

发明内容

本发明解决现有技术中存在的微波辅助处理含Cr(VI)废水研究中药剂投加量大、易流失或装置要求高、操作复杂、易造成二次污染技术问题，提供一种磁性导电高分子协同微波高效还原水中Cr(VI)的方法。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种磁性导电高分子协同微波高效还原水中六价铬的方法，包括以下步骤：

将含有六价铬的废水用无机酸或小分子有机酸调节溶液pH至酸性；Cr(VI)的氧化还原电位受水体pH控制，酸性条件有利于其还原；

加入磁性导电高分子材料，混匀后转移至微波化学反应器中进行反应，将废水中的六价铬还原成三价铬；

所述磁性导电高分子材料是以磁性纳米颗粒为核、导电高分子聚合物为壳的耐酸性核壳结构复合材料，所述磁性纳米颗粒为铁氧体。