[发明专利]一种草酸钠改性零价铁去除水体中六价铬的方法

说明书

本发明涉及一种草酸钠改性零价铁去除水体中六价铬的方法。一种草酸钠改性零价铁去除水体中六价铬的方法，其特征在于：将零价铁在草酸钠溶液中浸泡一段时间后，洗涤烘干，获得草酸钠改性零价铁备用，然后将草酸钠改性零价铁对水体中的重金属污染物进行处理。相对于其它化学或物理方法处理零价铁而言，本发明提供的方法工艺简便易行，而且具有高效、无污染及环境友好等优点。解决了目前零价铁处理重金属污染物活性低的问题，有望在环境污染治理方面得到广泛应用。

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种水体中重金属六价铬污染的修复方法，适用于治理工业、农业和矿业等领域的六价铬重金属污染。

背景技术

随着工业的快速发展，地表和地下水中重金属污染越发严重，全球大多数国家都有重金属污染水体事件被报道。与有机污染物不同，重金属无法被生物降解，且容易在生物体中富集而对生物体产生危害，人类长期暴露于有毒或致癌的重金属污染水体中，会产生各种疾病甚至癌症，导致死亡。如铬中毒会导致肾衰竭、肺癌和皮肤癌等。水中重金属污染修复关系到人体健康，一直是环境修复领域中的研究重点。

相对于其它重金属污染修复技术，零价铁技术具有成本低廉、环境友好和适用多种重金属修复等特点，在修复重金属污染水体领域越来越受到重视。经过二十多年的基础研究和应用开发，零价铁技术在处理某些水体中重金属离子(如镍(Ni)、铜(Cu)、铬(Cr)、汞(Hg)、铀(U)和砷(As)等)方面效果优异，但其广泛应用依然存在挑战。例如，零价铁存在活性不高的问题，表现为电子传递效率低以及亚铁离子溶出慢等。导致这种问题的原因是：在零价铁制备、储存或是使用过程中，其表面会生成一层铁氧/氢氧化物壳层，形成典型的核壳结构。壳层的存在会影响体系中电子的转移和传质过程进而降低零价铁去除污染物的效率。为了提高零价铁的活性，科研工作者发展了多种改进策略来消除壳层的负面影响。例如，制备纳米零价铁来代替微米零价铁用于污染物的去除，纳米零价铁壳层相对较薄，发现纳米零价铁的还原能力和反应速率较高，能够高效去除重金属污染物；酸洗、氢气预处理和超声处理等方法将零价铁表面壳层部分去除，使得零价铁直接暴露于水体中，进而提高零价铁去除污染物的效率。虽然这些方法能在一定程度上提升零价铁去除重金属的效率，却无法从根本上提高零价铁的电子选择性：零价铁传递给重金属离子的电子数占其反应消耗总电子数的比例。有研究表明，零价铁的电子会由铁核传递到壳层表面，在氧化物壳层表面与重金属离子、水分子(或质子)和溶解氧发生反应。这些反应的优先顺序与氧化物壳层的表面官能团密切相关。因此，改变零价铁表面基团，是提高零价铁的电子选择性、提高零价铁去除重金属能力的有效途径之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对零价铁还原去除六价铬活性低的问题，提供一种操作简单、无污染的草酸钠改性零价铁增强其还原去除六价铬能力的方法。本发明解决了由于零价铁表面氧化层的存在导致其还原能力差的问题，其对于水体污染物六价铬的去除具有高效、环境友好、无二次污染等优点。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种草酸钠改性零价铁去除水体中六价铬的方法，其特征在于：将零价铁在草酸钠溶液中浸泡一段时间后，洗涤烘干，获得草酸钠改性零价铁备用，然后将草酸钠改性零价铁对水体中的重金属污染物进行处理。

按上述方案，所述的草酸钠溶液为0.05-0.25mol/L，优选为0.1-0.2mol/L。

按上述方案，所述的浸泡时间为0.5-2.0h之间，优选为1-2h。

通过优化草酸钠溶液的浓度和处理时间，可以进一步提高改性后草酸钠去除水体中六价铬的活性。处理时间过短或者草酸钠浓度过低，草酸钠取代的零价铁表面的羟基有限；处理时间过长或者草酸钠浓度过高，会导致过多的草酸根附着在零价铁表面，零价铁表面可反应的活性位点减少，由于位阻原因导致能附着在零价铁表面的六价铬变少，不利于改性后草酸钠去除水体中六价铬的活性。

按上述方案，所述的烘干为真空干燥、惰性气氛下干燥或者冷冻干燥。