[发明专利]利用三元复合纳米材料去除污水中甲基汞的方法及装置

权利要求书

1.一种利用三元复合纳米材料去除污水中甲基汞的方法，其特征在于包括：

先使包含类水滑石化合物前驱体、氧化还原石墨烯、金属盐、还原剂和溶剂的均匀混合反应体系于120~130℃反应16~18 h，再升温至160~180℃反应2~4 h，获得具有类氧化物酶性质的三元复合纳米材料；所述金属盐与水滑石化合物前驱体的摩尔比为1:10:2~3，所述氧化还原石墨烯与金属纳米粒子的质量比为3~4:20；所述三元复合纳米材料具有类氧化物酶催化活性，并且能够去除甲基汞，所述三元复合纳米材料包括氧化还原石墨烯基底，以及，负载于所述氧化还原石墨烯基底上的具有SERS活性的金属纳米粒子和类水滑石化合物，并且，所述金属纳米粒子均匀分布于所述类水滑石化合物表面，所述具有SERS活性的金属纳米粒子选自Au、Ag、Pt、和Pd中的任意一种或两种以上的组合，所述金属纳米粒子的粒径为20~30 nm，所述氧化还原石墨烯基底的厚度为10~12nm，所述类水滑石化合物选自Ni-Fe LDH、Mg-Al LDH和Cu-Fe LDH中的任意一种或两种以上的组合，所述金属盐选自氯金酸、硝酸银、氯铂酸、氯钯酸中的任意一种或两种以上的组合，所述金属盐与还原剂的摩尔比为1:12~24，所述类水滑石化合物前驱体选自镍盐和铁盐的组合、镁盐和铝盐的组合、铜盐和铁盐的组合中的任意一种或两种以上的组合，所述镍盐与铁盐的摩尔比为10:2~3，所述镁盐与铝盐的摩尔比为10:2~3，所述铜盐与铁盐的摩尔比为10:2~3；

将三元复合纳米材料和污水按质量体积比为8~10 g：1 L混合均匀，常温下反应2~4 h形成混合液，从而将所述污水中的甲基汞催化降解为二氧化碳、水以及形成在三元复合纳米材料上的汞齐，并以形成在三元复合纳米材料上的汞齐为增强剂，在所述汞齐的作用下进一步提高甲基汞的去除效率，采用表面增强拉曼光谱技术对甲基汞的降解过程进行实时监测，并检测去除前后污水中甲基汞的浓度，进而获得甲基汞的去除效率；所述方法中甲基汞的去除解效率在99%以上，去甲基化速率可达80d^-1以上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述镍盐为醋酸镍，所述铁盐为硝酸铁，所述镁盐为硝酸镁，所述铝盐为硝酸铝，所述铜盐为硝酸铜。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述还原剂为水合肼；和/或，所述溶剂为二甲基甲酰胺。

4.一种利用三元复合纳米材料去除污水中甲基汞的装置，其特征在于所述装置至少应用于权利要求1-3中任一项所述的方法中，并且所述装置包括污水储存机构、三元复合纳米材料储存机构、降解发生机构、三元复合纳米材料回收机构及降解监测机构；

其中，所述污水储存机构至少用于存储含甲基汞的污水，所述三元复合纳米材料储存机构至少用于存储三元复合纳米材料，所述三元复合纳米材料储存机构与所述污水储存机构相互连通，并能够将来自污水储存机构的含甲基汞的污水与来自三元复合纳米材料储存机构的三元复合纳米材料混合；所述降解发生机构分别与三元复合纳米材料储存机构、三元复合纳米材料回收机构相互连通，所述降解发生机构能够接收来自三元复合纳米材料储存机构中含甲基汞的污水与三元复合纳米材料混合物；所述三元复合纳米材料回收机构至少用于回收降解发生机构中的三元复合纳米材料；所述降解监测机构与所述降解发生机构相互连通，并至少用于监测降解发生机构中污水中甲基汞的降解进程。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述三元复合纳米材料储存机构的两端分别与所述污水储存机构、所述降解发生机构连接；和/或，所述污水储存机构与三元复合纳米材料储存机构之间的连接管路上还设置有双向泵；

和/或，所述降解发生机构内设置有搅拌组件，所述搅拌组件至少用于使所述含甲基汞的污水与三元复合纳米材料充分混合；和/或，所述降解发生机构内还设置有过滤组件，所述过滤组件至少用于三元复合纳米材料与甲基汞去除后的污水分离。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于还包括再生污水储存机构，所述再生污水储存机构与所述降解发生机构相互连通，并至少用于接收并存储来自降解发生机构中被去除甲基汞的污水；所述再生污水储存机构与所述降解发生机构之间的连接管路上还设置有单向泵。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述降解监测机构包括拉曼探头，其至少用以实时监测经去除后的污水中甲基汞的含量变化；和/或，所述降解监测机构与降解发生机构之间的连接管路上设置有单向泵。