[发明专利]回收废水中的镉制备高性能CdS@C光催化剂的方法及其应用

说明书

本发明涉及一种回收废水中的镉制备高性能CdS@C光催化剂的方法及其应用；回收废水中镉制备高性能CdS@C光催化剂的方法，包括以下步骤：1)用大薸植株吸附、富集废水中低浓度镉，得到含有高浓度镉的植物体；2)取镉富集大薸植物体的根部，洗涤、干燥、粉碎后得样品；3)将粉碎后的样品在氮气保护下进行烧制，获得含镉生物质碳；4)将获得的含镉生物质碳在氮/氧混合气体保护下，继续烧制，得到富镉生物质碳；5)将富镉生物质碳与水和硫化剂混匀，并进行硫化反应，得到碳负载硫化镉材料；本发明将镉富集并转化成具有较窄的禁带宽度和高效光催化活性的碳负载的硫化镉光催化材料，实现了水体中镉污染的治理和重金属镉的高值化回收利用。

技术领域

本发明属于环保材料的技术领域，特别涉及一种回收废水中的镉制备高性能CdS@C光催化剂的方法及其应用。

背景技术

我国是镉矿产资源大国，也是重金属镉消费大国近年来，随着工业的飞速发展，我国镉产量和消耗量逐年增加，导致相当数量的重金属镉通过废气、废水、废渣排入环境中，造成水体、土壤的严重污染和生态环境的破坏，并通过食物链富集危害了人类的身体健康。而另一方面，镉作为一种稀散金属，广泛应用于电镀、电子产业、合成化学等各个工业领域。因此，如何回收利用环境中的镉，是解决镉污染问题最经济有效的策略。

当前，对于低浓度重金属镉污染水体的修复技术主要有化学沉淀法。然而，这种方法只是把水中的镉变成大量含镉的废渣，无法实现镉资源的回收利用，存在二次污染的风险。植物修复是一种新兴的重金属污染修复技术，能够将环境中低浓度的重金属富集于植物体中，从而实现从环境中彻底去除重金属的目的，被认为是经济有效、切实可行的重金属污染土壤和水体原位修复策略之一。而吸附重金属的植物体可进一步用于提取植物油、制备生物炭、回收能源等实现资源化再利用。此外，镉富集的植物体不但能够制备高性能的生物质炭，而且含有高浓度的镉，可用于制备高性能CdS光催化材料，实现重金属镉的高值化回收利用。

目前，已经报道伴矿景天(Sedum plumbizincicola)、东南景天(Sedumalfredii)、印度芥菜(Brassica juncea)、大薸(Pistia stratiotes)等多种陆生和水生植物具有镉富集的能力。其中大薸生长周期较短、生物量较大并具有持续的吸附和富集水中低浓度镉的能力，在低浓度重金属镉污染水体的修复中具有很好的应用前景。然而，迄今为止，尚无有关利用大薸回收废水中低浓度镉制备高性能光催化材料及其应用的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用大薸回收废水中低浓度镉制备高性能碳负载硫化镉光催化材料的方法及其应用，以实现低浓度镉污染废水的治理和重金属镉的高值化回收利用。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种回收废水中镉制备高性能CdS@C光催化剂的方法，包括以下步骤：

1)用大薸植株吸附、富集废水中低浓度镉，得到含有高浓度镉的植物体；

2)取镉富集大薸植物体的根部，洗涤、干燥、粉碎后得样品；

3)将粉碎后的样品在氮气保护下进行烧制，获得含镉生物质碳；

4)将获得的含镉生物质碳在氮/氧混合气体保护下，继续烧制，得到富镉生物质碳；

5)将富镉生物质碳与水和硫化剂混匀，并进行硫化反应，将反应后的固体产物洗涤、干燥即得碳负载硫化镉材料。

进一步的，步骤1)废水中镉浓度低于15mg/L。

进一步的，步骤2)所述镉富集植物中镉含量大于300mg/kg干重。

进一步的，步骤3)中烧制温度为500℃，烧制时间为5～6h。

进一步的，步骤4)所述氮/氧混合气体中氮/氧体积比为4～5：1。