[发明专利]一种基于弱磁场下去除水体中重金属Cr6+

说明书

本发明涉及一种基于弱磁场下去除水体中重金属Cr⁶⁺的方法，属于水污染治理技术领域。本发明的方法主要为将氧化石墨烯负载纳米零价铁复合材料加入含重金属Cr⁶⁺的水中，然后将其置于非均匀弱磁场中，搅拌溶液，充分吸附至反应完全后，利用水系滤头过滤，完成对水溶液中Cr⁶⁺的去除。本发明方法制备简单、反应活性及去除效率高、循环效果好，能在较宽pH范围内高效快速吸附还原废水中的重金属Cr⁶⁺，克服了现有技术中材料投加量大、成本高、对Cr⁶⁺去除反应速率慢的问题。

技术领域

本发明涉及水污染治理技术领域，尤其涉及基于弱磁场强化下氧化石墨烯负载纳米零价铁去除水体中重金属Cr(Ⅵ)的方法。

背景技术

随着工业的快速发展，铬作为油漆、印刷、染料、冶金、电镀、制革、制药等领域必须原材料被广泛大量使用。在大量的上述行业生产过程中都伴随着含铬废水、含铬废气以及含铬废渣固体的产生，其中，无规则排放的含铬废气以及含铬废渣固体通过雨水冲刷，流入水体造成水体污染。铬自然状态下存在形式通常为+3价和+6价，其中Cr(Ⅵ)的毒性是Cr(III)的100倍以上，且对人体有很强的致癌变和突变性，对肝脏极易造成损害。

目前含铬废水的处理方法主要为化学沉淀法、离子交换法以及膜分离法。化学沉淀法需要大量投加沉淀剂，产生的含重金属的离子污泥较难处理；离子交换法操作复杂，设备运行费用较高，且离子树脂易老化不易再生；膜分离法不易操作且膜孔易堵塞。因此，寻找高效、绿色去除水体中Cr(Ⅵ)的材料在水处理领域备受关注。

随着零价铁环境友好、廉价易得且容易磁性分离特性被广泛运用及深入研究后，零价铁也被运用到去除水体中Cr(Ⅵ)。郝志伟等(郝志伟.改性零价铁还原去除污染水体中的六价铬和硝酸盐的研究[D].2008.)研究了不同粒径的零价铁对Cr(Ⅵ)的去除效果，证明了纳米零价铁凭借粒径小，比表面积大，反应活性点多对Cr(Ⅵ)的去除有着良好的效果。

氧化石墨烯(GO)是对石墨烯进行氧化改性生成的衍生物，凭借着其较强的反应活性，良好的亲水性，与聚合物较强的相容性且氧化石墨烯本身对正电荷离子存在吸附能力等优良理化性质被广泛用于负载固定纳米零价铁。

但通过袁永海等(袁永海,尹昌慧,施意华,et al.石墨烯负载零价纳米铁材料的合成及去除水中Cr(VI)的研究[J].中国无机分析化学,2017(2).)研究发现，单一使用氧化石墨烯负载纳米零价铁吸附还原水体中Cr(Ⅵ)时：在室温下，G-ZVI量为0.4g/L，Cr(Ⅵ)初始浓度为20mg/L，初始pH值为3.0时最优条件下，Cr(Ⅵ)的去除率在2h才达到了95％以上，存在着材料投加量较多，反应速率较慢的缺点，因此需要进一步提高负载材料的反应活性进而增强反应速率。

目前常用的零价铁增强反应活性的方法有硫改性和引入双金属，但都存在成本较高、合成复杂、毒性较强的缺点。发明专利(CN102807272A)“磁场强化零价铁去除水中Se(IV)/Se(Ⅵ)的方法”提出了弱磁场强化零价铁去除污染物的方法理念，但运用弱磁场强化负载零价铁材料进一步提高材料反应活性及反应速率却很少人涉及。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于弱磁场强化下氧化石墨烯负载纳米零价铁去除水体中重金属Cr(Ⅵ)的方法，该方法简单、反应活性及去除效率高、循环效果好，能在较宽pH范围内高效快速吸附还原废水中的重金属Cr(Ⅵ)，解决了目前材料投加量大、成本高、浪费明显且对Cr(Ⅵ)去除反应速率慢的问题。

本发明提供了一种基于弱磁场下去除水体中重金属Cr(Ⅵ)的方法，具体为：将氧化石墨烯负载纳米零价铁复合材料加入含重金属Cr⁶⁺的水中，然后将其置于非均匀弱磁场中，搅拌溶液，充分吸附至反应完全后，利用水系滤头过滤，完成对水溶液中Cr⁶⁺的去除。

其中，本发明所述的氧化石墨烯负载纳米零价铁复合材料的制备方法，包括如下步骤：