[发明专利]一种用于水体除砷的四氧化三钴纳米片、制备方法及应用

说明书

本发明涉及环境保护技术领域，具体公开了一种用于水体除砷的四氧化三钴纳米片、制备方法及应用。该四氧化三钴纳米片(Co₃O₄NSs)以CoCl₂·6(H₂O)为钴源、以氨水为沉淀剂、以过氧化氢为氧化剂，通过水热法而制得。本发明所提供的四氧化三钴纳米片具有氧化性，可将高毒性的As(III)氧化为毒性低的As(V)，同时，四氧化三钴纳米片作为吸附剂还可同时去除水体中As(III)和As(V)。具有制备方法简单、吸附容量大、去除效率高、抗干扰能力强、可再生等优点，可作为环境水体中砷的高效吸附剂。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种用于水体除砷的四氧化三钴纳米片、制备方法及应用。

背景技术

砷是地壳的组成元素之一，广泛存在于我们的生活中，具有极强的毒性，在污染物排名中位于第20位，是水体中优先控制的污染物之一。砷的形态和价态决定着砷的毒性和理化性质，通常无机砷的毒性高于有机砷。在天然水体中，砷主要以无机态的砷酸As(V)和亚砷酸As(III)两种形式存在，当人体摄入过量的砷时会造成急性肾衰竭、癌变、畸变等重大疾病，严重影响人们的生活健康。目前，砷污染问题遍布全球，其中孟加拉国的砷污染问题尤其严重，该国的诸多饮用水水源中砷含量超过200ppb，远高于世界卫生组织(WHO)所规定的标准限值(10ppb)(Adsorption of As(III)and As(V)onto colloidalmicroparticles of commercial cross-linked polyallylamine(sevelamer)fromsingle and binary ion solutions,J Colloid Interf Sci,2016,474,137-145)。据统计孟加拉国每年约有20％的人因饮用含砷水而死亡，此外，中国、美国、印度、巴基斯坦等国家也面临着不同程度的砷污染(Simultaneous oxidation and sequestration of As(III)from water by using redox polymer-based Fe(III)oxide nanocomposite,J EnvironSci Technol,2017,51(11),6326-6334)。因此，如何解决水体中的砷污染使其含量低于WHO标准限值具有重大意义。在众多的除砷技术中，吸附法具有操作简单、稳定性好、处理量大等优点，然而，大多数吸附剂只能有效去除带负电的As(V)，却很难有效去除毒性高的电中性的As(III)，因此，对As(III)的吸附须先将其进行预氧化，而自然界中As(III)向As(V)的转换非常缓慢(Preparation and evaluation of a novel Fe-Mn binary oxideadsorbent for effective arsenite removal,J.Water Res,2007,41(9),1921-1928)，使得As(III)的去除工艺变得复杂，极大限制了吸附剂在除砷领域的应用。因此，研发高效、经济的吸附剂用于同时去除水体中的As(V)和As(III)是一个亟待解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的水体除砷吸附剂的缺陷与不足，提供一种用于水体除砷的四氧化三钴纳米片、制备方法及应用。本发明所提供的四氧化三钴纳米片具有氧化性，可将高毒性的As(III)氧化为毒性低的As(V)，同时，四氧化三钴纳米片作为吸附剂还可同时去除水体中As(III)和As(V)，具有制备方法简单、吸附容量大、去除效率高、抗干扰能力强、可再生等优点。目前，尚未见四氧化三钴纳米片(Co₃O₄ NSs)用于水体除砷的报道。

本发明采用如下技术方案，来实现发明目的。

首先，本发明提供了一种用于水体除砷的四氧化三钴纳米片(Co₃O₄ NSs)。