[发明专利]一种Fe-Cu双金属电气石协同微生物除Cr(Ⅵ)填料的制备方法

说明书

本发明公开了一种Fe‑Cu双金属电气石协同微生物除Cr(Ⅵ)填料的制备方法。本发明制备的产品针对传统零价铁还原Cr(Ⅵ)和传统微生物还原Cr(Ⅵ)反应效率低的缺陷，引入包埋型改性微孔Fe‑Cu电气石，有效缓解传统零价铁和微生物还原Cr(Ⅵ)的缺陷，在显著提升零价铁除Cr(Ⅵ)性能的同时，进一步强化微生物还原Cr(Ⅵ)的性能，极大地降低了填料制备成本和含Cr(Ⅵ)废水处理成本。本发明填料对Cr(Ⅵ)的绝对去除率相比零价铁填料提高15.15倍以上，填料处理含Cr(Ⅵ)废水成本相比零价铁填料成本降低90%以上，为含Cr(Ⅵ)地下水大规模风险防控提供技术支撑，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及地下水Cr(VI)污染修复技术领域，特别涉及一种包埋型改性微孔Fe-Cu双金属电气石协同微生物除Cr(Ⅵ)填料的制备方法。

背景技术

Cr(VI)污染的地下水的修复通常采用抽出－地表化学处理法，但存在成本 高、周期长、能耗大、易造成地下水二次污染等缺点。近年来，零价铁PRB技 术以其能耗低、不造成二次污染等优势迅速兴起，但零价铁与Cr(Ⅵ)发生的是 表层反应，生成的(Fe_xCr_1-x)(OH)₃沉淀附着在零价铁表面阻碍零价铁与Cr(Ⅵ)的 进一步反应，导致零价铁钝化，从而利用率极低。

针对零价铁PRB除Cr(Ⅵ)填料利用率低的问题，国内外研究主要集中在两大方面：

①零价铁改性方面，主要包括如下三方面：降低铁粉粒径、改变零价铁反应机理、运用分散材料/固定化材料。

目前降低粒径方面的改进主要通过电沉积或液相反应法制备纳米粒径零价铁，降低零价铁粒径，一定程度上提高零价铁的比表面积，从而提高零价铁的利用率，但在实际应用中极易被空气氧化失效，导致利用率低。

目前零价铁反应机理方面的改进主要是通过置换反应在表面镀上一层催化剂，避免零价铁直接发生表层氧化还原反应，通过另一种金属催化剂起到电子传递的作用，从而增加零价铁的氧化层深度，提高利用率。但实际应用中发现，置换反应制备的Fe-Cu双金属利用率虽有提升，但性能提升有限。

目前运用分散材料/固定化材料方面。通过无机/有机载体（沸石、活性炭、粉煤灰、海藻酸钙等）与零价铁混合分散零价铁或通过有机溶剂分散/固定化零价铁，提高零价铁比表面积，从而提高零价铁利用率。但传统的分散材料/固定化材料对零价铁利用率的提升有限。

②将零价铁与微生物耦合，协同加强Cr(Ⅵ)的去除效率。目前常用的微生物种类包括硫酸盐还原菌和亚铁还原菌，但传统微生物与零价铁协同，微生物易受外界环境影响，导致反应效率低。

发明内容

本发明目的在于针对传统零价铁还原Cr(Ⅵ)和传统微生物还原Cr(Ⅵ)利用率低的缺陷，提供了一种高效、经济可行、使用方便的一种Fe-Cu双金属电气石协同微生物除Cr(Ⅵ)填料的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种Fe-Cu双金属电气石协同微生物除Cr(Ⅵ)填料的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）称取铁电气石100g，放入行星球磨机中球磨5~10 min，球磨后的铁电气石粉末过200目标准筛后，取筛下铁电气石粉末备用；

（2）称取碳粉10g，放入行星球磨机中球磨5~10 min，球磨后的碳粉末过200目标准筛后，取筛下粉末备用；

（3）将0.1~2 g步骤（2）处理后的碳粉，加入到50g步骤（1）过筛的铁电气石粉末中，混合均匀后待用；

（4）将海藻酸钠以0.04 g/mL的浓度加入到100mL蒸馏水中，充分搅拌后置于恒温箱85℃下加热2~5h，溶解完全后静置2小时后待用；