[发明专利]一种用CuS改性碳布电极电化学回收六价铬的方法

说明书

一种用CuS改性碳布电极电化学回收六价铬的方法，涉及一种电化学回收六价铬的方法。本发明是要解决现有的电化学方法去除六价铬去除率低和去除速率较慢的技术问题。本发明制备的CuS改性碳布电极具有较高的电化学活性面积，有利于电子的传输，能够将六价铬快速的还原为无毒的三价铬，同时实现对带正电的三价铬的吸附，在降解2h时可以吸附90％的三价铬。本发明通过静电吸附的作用使得呈现负电荷的CuS改性碳布电极高效的吸附带正电的三价铬实现对铬资源的回收。本发明使用的电化学技术简单、快速、绿色，没有二次污染。本发明应用于去除污水中的六价铬和回收三价铬。

技术领域

本发明涉及一种电化学回收六价铬的方法。

背景技术

全球污染物多种多样，但重金属污染物一直是重中之重，重金属污染物严重危害着人类及其它动植物的健康。重金属污染物如果在没有经过处理的情况下排入河中，将对环境构成严重的威胁。而铬作为重金属污染物中危害较大的一种，俨然成为各个国家的重点处理对象，对有关铬的废水排放和饮用水中的铬含量都有严格的规定。其中，中国在《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中规定，废水排放的铬总量不得超过1.5mg/L，六价铬应低于0.5mg/L，《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定生活饮用水中六价铬的含量最高为0.05mg/L。铬不仅具有普遍性和高毒性，还是危险废物场所中最常检测到10种地下水污染物之一，也是14种毒性最大的重金属之一。世界癌症协会早已将六价铬化合物划分为一种致癌率非常高的物质。六价铬如果直接裸露在空气中，可引起多种疾病，并且会同时增加动物和人类肺癌和胃癌的发病率。人类和动物也会因为消化道吸收或者皮肤接触了受六价铬污染的水，而患严重的疾病。目前对于Cr⁶⁺的去除方法有物理吸附法、铬的化学修复法、硫化物还原法、铁盐法、电凝法、铬的生物修复法等方法，但都有其不足之处：例如化学修复过程受pH的影响范围很大，在酸性条件下方有效果，可是去除率不能达到完全；同样，铁盐法、电凝法对于铬的去除率也不能到达完全去除的目的，而生物修复法受条件的限制不能大范围使用。在此基础上，结合各领域的不足，具有导电性能的廉价材料与电化学修复的结合材料弥补了这一缺陷，电催化被认为是最好的还原方法，而廉价的碳布材料的改性与电化学的结合展现出了良好的去除Cr⁶⁺性能，为提高Cr⁶⁺的去除率和广泛应用打了下基础。

由于有多种存在形态，铬的价态分布范围较广，一般为-2～+6，但主要的形态还是Cr³⁺和Cr⁶⁺。铬的毒性会随其价态的变化而变化，且差异较大。Cr³⁺主要以Cr(OH)₃胶体或者在中性或碱性环境中沉淀，在污泥中稳定存在，所以流动性差，同时也是人体中必不可少的微量营养元素，在人类的生长发育、代谢过程等都占有十分重要的地位。三价铬是人体内葡糖糖耐量因子的主要成分之一，一方面可以加快人体内糖和脂肪的代谢速度，另一方面对软化血管、降低血脂、减少血清总胆固醇、增加对人体有益的高密度脂蛋白、降低对人体无益的低密度脂蛋白和甘油三酸酯也有一定的帮助，成人一天内需要摄入的三价铬的量是50μg～200μg。而六价铬易溶于水，通常以含氧阴离子状态存在(如Cr₂O₇^2-、CrO₄^2-、HCrO₄^-)，所以在水中和土壤中的迁移性很大。基于六价铬和三价铬的性质不同，六价铬的毒性可以达到三价铬的100倍，因此，在受控条件下，Cr(VI)转化为Cr(III)是修复Cr(VI)污染的一种有效方法。

适用于含六价铬废水的还原方法包括光催化还原、光电催化还原、电化学还原和化学还原，其中要么需要高能量，要么需要化学还原试剂，这使得还原六价铬的过程复杂化，并可能由其中添加的化学试剂对环境造成二次污染。电化学去除废水中的重金属是一种不产生二次污染物的清洁方法。因此，使用电化学方法将六价铬还原成三价铬并回收三价铬是非常必要的。