[发明专利]一种处理中性废水中六价铬的吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种处理中性废水中六价铬的吸附剂及其制备方法，属于污水处理和环境保护领域。所述处理中性废水中六价铬的吸附剂的结构式为N₄O₆C_XH_2X+1‑GO其中15≤X≤37，且X为正整数，首先合成氧化石墨烯(GO)，进而对其进行功能化处理，得到功能化氧化石墨烯吸附剂。所述制得吸附剂比表面积大，选择性好，吸附效率高，在pH=2‑9范围内对Cr(VI)的吸附率大于96%。本发明所述一种处理中性废水中六价铬的吸附剂的制备方法具有反应温度低，时间短，提纯简单，可操作性强的优点。

技术领域

本发明涉及一种处理中性废水中六价铬的吸附剂及其制备方法属于工业污水处理范围，具体地说，利用功能化氧化石墨烯吸附剂在中性条件下处理工业生产过程中产生的含Cr(VI)废水，使之达到国家对Cr(VI)要求的排放标准。

背景技术

随着工业迅速发展，制革、电镀、色素制造等生产过程产生的重金属污染对环境平衡和人体健康造成了巨大的危害。在铅、汞、镉、钴、铬等重金属污染中，铬主要应用在鞣革、冶金、油漆、印染等领域中。在自然界主要有Cr(III)和Cr(VI)两种价态，而Cr(Ⅲ)是帮助人体糖、蛋白质和脂肪代谢的必需元素。但长期与Cr(VI)接触会引起呼吸道炎症并诱发肺癌或者引起侵入性皮肤损害，严重的六价铬中毒还会致人死亡。溶液中Cr(VI)以带负电荷的HCrO₄^-、Cr₂O₇²⁻、CrO₄²⁻为主。因此，当废水溶液的pH=2-5.5时，Cr(VI)主要单价态的HCrO₄^-离子存在；当废水溶液的pH≥5.5，Cr(VI)主要以二价态的CrO₄²⁻离子存在。已报道的吸附剂最佳吸附条件一般在pH=2-3，这不适用于近中性的地表水和土壤。因此有利于解决在中性条件下高效吸附Cr(VI)的问题。

传统的处理含Cr(VI)废水的方法有还原沉淀法、植物修复法、膜分离法、电化学法等。还原沉淀法是向含Cr(VI)废水中加入还原剂，例如亚硫酸钠、硫酸亚铁等首先还原到Cr(III)，再沉淀或絮凝，这种方法虽然操作简便，但是需要大量的还原剂、沉淀剂，易造成资源浪费和产生大量的废渣，造成二次污染。植物修复法是利用植物及其共存微生物对环境的吸收、代谢、降解等功能来处理环境中的污染物，但是这类植物生物量低，生长缓慢，生长周期长，因而修复效率低，不易于机械化作业，而且腐烂的落叶会使重金属污染物重返土壤，造成二次污染。膜分离法是用一种特殊的半透膜，在外界压力作用下，使溶液中一种溶质从溶剂渗透出来，从而达到分离的目的。但是这种处理方法的设备费和运行费高，而且在运行过程中膜易堵塞需要定期进行清洗、维护，需要消耗大量的清洗液，产生有机污染物。电化学法要是由铁电解产生的Fe²⁺，将Cr(VI)还原为Cr(III)后中和沉淀，固液分离，该方法虽然占地小，但是耗电量大，处理废水体积小，不适合大规模的推广。因此需要提供一种吸附效率高、比表面积大、适用pH范围广和不会产生二次污染的吸附剂。

本发明采用氧化石墨烯为原料，由于氧化石墨烯本身富含羟基、环氧基、羧基、羰基等含氧官能团。在对其功能化，期望在中性条件下实现对Cr(VI)选择性净化效果。因此，本发明将提供一种处理中性废水中六价铬的吸附剂及其制备方法。

发明内容

针对现有技术中在酸性条件下吸附效果好，中性及碱性条件下几乎不吸附的问题，本发明目的之一在于提供了一种处理中性废水中六价铬的吸附剂，所述制吸附剂的pH适用范围广、价格低廉、原料易得。

发明目的之二在于提供了一种处理中性废水中六价铬的吸附剂的制备方法。所述方法制备的吸附剂比表面积大、粒度分布均一。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：