[发明专利]一种电化学耦合颗粒化ZVI/Fe3

说明书

本发明公开了一种电化学耦合颗粒化ZVI/Fe₃O₄/AC材料去除地下水中Cr(VI)的方法，将还原铁粉及活性炭均匀混合后放入球磨罐中，加入氧化锆球并向罐中通入高纯氩气后置于球磨机中球磨后得到ZVI/AC材料，收集的球磨材料经过酸处理烘干后在管式高温烧结炉中煅烧得到ZVI/Fe₃O₄/AC复合材料；球磨‑煅烧法制备的ZVI/Fe₃O₄/AC复合材料作为可渗透反应墙反应器的填充介质，并耦合电动力系统建立PRB‑电动力系统的协同体系以高效去除地下水中的Cr(VI)。本发明利用电化学耦合颗粒化ZVI/Fe₃O₄/AC材料去除地下水中的Cr(VI)的效果明显。

技术领域

本发明属于水体中重金属污染物的处理方法技术领域，具体涉及一种电化学耦合颗粒化ZVI/Fe₃O₄/AC材料去除地下水中Cr(VI)的方法。

背景技术

近年来，随着工业现代化的不断发展，燃料、电镀、采矿、冶炼等产业进程进一步加快。在这些产业进步的过程中，排出的大量重金属废水成为环境问题的重要污染源，其中有害重金属铬污染最为突出，我国许多地区地下水存在铬含量超标现象。铬及铬化合物被列为环境优先污染物，经常在电镀、木材防腐、皮革鞣制以及油漆和颜料生产等各种工业废水中被检测到，这些产业的大规模生产活动中产生的含铬废水毒性极强，地下水一旦受到铬废水污染会严重威胁生态平衡和人类健康。

零价铁因其颗粒小、比表面积大和反应活性高等特性而被广泛应用于环境污染修复领域。然而，由于零价铁易钝化、易团聚的特点，其在实际中的应用往往受到限制。铁碳微电解是一种效率高、普适性强、能耗低、成本低的水处理技术，可提高难降解污染物可生化性，应用前景广泛。零价铁和微电解过程能产生还原Cr(VI)主要物质的Fe(II)，Fe₃O₄表面的氧化还原位点有利于电子的传输，实现Fe³⁺和Fe²⁺的反应循环。外加电场的存在为电子的连续转移提供了一个有利的环境，协同体系共同维持氧化还原反应的进行。

可渗透反应墙（PRB）是用于污染地下水原位修复的创新技术之一，也是目前最成熟的原位修复技术。PRB的实施指在垂直于受污染地下水的流动方向上嵌入反应性介质，用于拦截污染物并将其转化为危害较小的化合物，或通过物理化学反应将其固定在反应介质中。本发明采用机械球磨-煅烧法制备颗粒化ZVI/Fe₃O₄/AC材料作为可渗透反应墙反应器的填充介质，并耦合电动力系统建立PRB-电动力系统的协同体系以高效去除地下水中的Cr(VI)。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种电化学耦合颗粒化ZVI/Fe₃O₄/AC材料去除地下水中的Cr(VI)的方法，该方法能够大量制备稳定性良好的颗粒化ZVI/Fe₃O₄/AC复合材料，并且制备ZVI/Fe₃O₄/AC复合材料成本较低，用于处理地下水中的Cr(VI)性能优越。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种电化学耦合颗粒化ZVI/Fe₃O₄/AC材料去除地下水中的Cr(VI)的方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：将平均粒径为45μm还原铁粉及活性炭按2:1的质量比混合均匀后倒入球磨罐中，再加入氧化锆磨球，在转速为375r/min的机械球磨条件下间歇交替正反转球磨8h得到球磨混合料；

步骤S2：将步骤S1得到的球磨混合料用乙醇洗涤后将其浸入质量浓度为5%的硝酸溶液中并机械搅拌40min，再用纯水将球磨混合料洗涤至中性，然后用真空干燥箱烘干2h后在管式炉中于300℃煅烧30min得到ZVI/Fe₃O₄/AC复合材料；