[发明专利]一种β-环糊精包埋S-nZVI材料的应用

说明书

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种去除废水中的镉、铅或汞的β‑环糊精包埋S‑nZVI材料，制备方法为：将硼氢化钠和硫化钠混合液滴入FeCl₃·6H₂O溶液中，搅拌30‑40min，充分反应后过滤，沉淀物洗涤、干燥得S‑n ZVI；将β‑环糊精、S‑n ZVI加入到NaOH溶液中，搅拌后，50‑75℃条件下糊化1.5‑2.5h；将环氧氯丙烷滴入其中，应至凝胶状，取出洗涤，烘干后β‑环糊精包埋S‑nZVI材料。本发明通过β‑环糊精包埋和硫化改性，纳米零价铁易团聚和表面钝化的缺点得到了改善，提高了β‑环糊精包埋硫化钠纳米零价铁对镉、铅、汞的去除率。

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种β-环糊精包埋S-nZVI材料及其制备方法和应用。

背景技术

燃煤发电会产生大量的烟尘、SO₂、NO_X和CO₂，直接排入大气中会影响农作物、建筑和人体健康。自2014年起，我国全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作，烟气中SO₂、NO_X、颗粒物的得到了。针对SO₂的减排，国内85%以上的机组采用的是目前技术最成熟、应用最广泛的一种石灰石－石膏湿法烟气脱硫技术。然而，湿法烟气脱硫运行过程中会产生大量的脱硫废水，其盐度高、成分复杂、污染物质多，含大量的悬浮颗粒物和Cu、Zn、Hg、Ni、Cd、Pb、Cr 等重金属离子，这些重金属离子浓度虽然不高，但种类多、毒性大、难降解，若处理不当排放后将会对周边环境造成严重危害。

β-环糊精是以淀粉经葡萄糖转移酶降解而得到的由7 个D-(＋)-吡喃葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷键连接而成的环状低聚寡糖, 其分子的内腔由主链碳和葡萄糖残基的醚氧基构成，因此β-环糊精呈现外部亲水、内腔疏水特征，其可以通过非共价相互作用将各种疏水分子部分封装在其腔内中，由此形成主客体型的包合复合物。此外，与活性炭、浮石、有机膨润土、壳聚糖等其他常用吸附剂相比，环糊精基吸附剂无毒、环保、成本低，从气体和液体中捕获疏水有机分子的能力强，并能够络合一些金属离子，使环糊精聚合物在高新技术领域有着广阔的应用。

纳米零价铁（nZVI）最初作为一种有效的脱卤还原剂受到人们的关注，其具有粒径小，比表面积大，反应活性高，还原性强等特点。近年来许多学者研究发现，纳米零价铁对水中的铜、镉、铅、锌、镍、汞、铬等多种重金属离子有良好稳定的去除效果，被广泛用于去除污染水体中的重金属。但是，随着研究的不断深入和完善，人们发现nZVI颗粒之间容易发生自团聚现象，且表面的铁容易自水解形成氧化膜。这些反应会降低nZVI去除污染物的能力，并且造成材料的浪费。许多研究者为了解决这些问题，对nZVI进行了各种改性的尝试。最新的研究发现，n ZVI 经过硫化处理后形成的 S-n ZVI，不但可提高 n ZVI 的反应活性及分散性，而且还可提高其对目标污染物的选择性。此外，nZVI暴露在空气中很容易被表层很容易被氧化形成一层膜，阻碍nZVI继续反应，但是在电厂内采用nZVI在缺氧条件下对脱硫废水进行处理，困难较大。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明采用β-环糊精作为载体材料，包埋硫化纳米零价铁（S-nZVI），制备了去除高浓度脱硫废水中重金属Cd、Pb 、Hg的β-环糊精负载S-nZVI复合材料。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种β-环糊精包埋S-nZVI材料的应用，所述β-环糊精包埋S-nZVI材料去除废水中的镉、铅或汞。