[发明专利]一种氟氮共掺杂的磁性碳材料去除工业废水中六价铬离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及含六价铬离子废水的治理领域，具体涉及一种氟氮共掺杂的磁性碳材料去除工业废水中六价铬离子的方法。

背景技术

社会现代化进程的加快，使得环境污染问题愈演愈烈，其中地球表面的水污染问题已经成为国际上的热点话题。现代工业导致排放的污水中所含重金属离子种类与浓度越来越多，比如铬，汞，镉，铅和砷[Journal of Hazardous materials,2009,161(2–3):1103-1108]。其中，六价铬离子是一种常见的剧毒污染物。而其在水溶液中具有较大溶解性，且有很强的移动性，因此对环境和人类的生存影响巨大[Environmental Science&Technology,2010,44(16):6202-6208]。美国环境保护局规定，铬离子在饮用水中的最大限额为100μg/L[Water Research,2007,41(10):2101-2108]。针对目前所存在的一些问题，目前科研界已开发了一些技术以去除重金属离子，包括氰化法、化学沉淀、化学还原法、离子交换和反渗透法[Separation and Purification Technology,2002,26(2):137-146；Journal of Hazardous materials,2009,167(1):260-267；Advances in Environmental Research,2003,7(2):471-478；Journal of Hazardous materials,2003,97(1):49-57；Journal of Hazardous materials,2009,170(2):1119-1124]。但是，这些方法均存在较为明显的缺陷。近期研究发现，采用吸附法具有明显优势，其成本较低并且高效[ACS Applied Materials&Interfaces,2013,5(3):598-604]，可以更有效地除去重金属。

磁性碳纳米复合材料由于其优异的除重金属离子能力和易于分离的特性，已经越来越受到学界的重视。磁性碳纳米复合材料的制备一般是在碳材料制备过程过引入磁性金属盐(如Fe等)，从而赋予其优异的磁性，有助于在吸附完成之后快速分离[Journal of Materials Chemistry A,2015,3(18):9817-9825]。自去年开始，往磁性碳材料中进行表面改性和掺杂并应用于环境处理逐渐成为一个热点[Carbon 2016；109:640-649；Carbon 2017；115:503-514]。我们的研究证实杂原子的引入可以有效调节吸附剂的表面电子特性，从而增强其对重金属离子的吸附作用。氮掺杂的磁性介孔碳材料作为吸附剂具有优异的除铬离子去除性能，其吸附量可达～2000mg/g[Carbon 2016；109:640-649]。同时，杂原子掺杂的磁性碳材料具有较强的金属去除能力，其单位面积除铬速率远高于其他非掺杂的磁性材料。据此，我们可以证实双元掺杂的磁性碳材料应具有更好的吸附性能，而这一方面的研究目前国内外未有先例。本发明采用的氟氮共掺杂的磁性碳材料为吸附剂治理工业废水重金属离子目前还未有相关报道，这也是本发明的最大亮点。

基于此，采用氟氮共掺杂的磁性碳材料用于去除工业废水中的六价铬离子，提出吸附去除工业废水中六价铬离子的方法，该研究方法在相关领域仍未见报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种氟氮共掺杂的磁性碳材料去除工业废水中六价铬离子的方法。该方法以氟氮共掺杂的磁性碳材料为固体吸附剂，通过超声处理吸附工业废水中的六价铬离子，流程简单，操作安全，对废水中的六价铬离子的分离效率高，且处理后的固体吸附剂易分离回收利用。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种氟氮共掺杂的磁性碳材料去除工业废水中六价铬离子的方法，包括如下步骤：

(1)调节含六价铬离子的工业废水的pH值，再加入固体吸附剂氟氮共掺杂的磁性碳材料，形成混合悬浮液；

(2)对步骤(1)所得混合悬浮液加热，并进行超声处理；超声处理结束后，分离回收固体吸附剂，排出处理后的废水。

进一步地，步骤(1)中，所述含六价铬离子的工业废水中，六价铬离子的浓度为0.001～1000mg/L。

进一步地，步骤(1)中，所述调节含六价铬离子的工业废水的pH值为1～11。