[发明专利]中性条件下提高零价铁除铬催化还原活性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水中的重金属处理方法，具体是涉及一种零价铁催化还原除水中铬的方法。

背景技术

用零价铁修复受污染的土壤和地下水，是近年国际上新兴的方法，其对重金属的去除效率高，造价低，后续处理简便，原料廉价易得，经济合理，是一种颇具潜力的污染修复技术，有望开发出简单实用、操作费用低、处理量大的原位水处理装置。但是由于传统化学方法制备得到的零价铁表面存在氧化物，在溶液酸碱度中性条件下催化还原活性低。如果采用电沉积方法制备零价铁则可防止表面氧化物的产生，一定程度上提高了零价铁的活性，但是依然不是很理想。因此如何提高零价铁的催化还原活性已成为实际应用过程中迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于开发出一种能在中性条件下有效提高零价铁除铬催化还原活性的方法。

我们通过在制备零价铁的电解液和零价铁催化还原除水中铬的过程中分别加入有机物，使电沉积得到的零价铁能快速并有效地除去污水中的铬，从而实现了本发明的目的。

本发明的一种零价铁催化还原除水中铬的方法，其特征包括以下的步骤：

(1)在含有硫酸亚铁，硼酸和硫酸铵的电解液中加入糖精，抗坏血酸和十二烷基硫酸钠，使每升电解液中含有硫酸亚铁0.1～0.5mol，硼酸0.3～0.6mol，硫酸铵0.4～0.7mol，糖精0.003～0.006mol，抗坏血酸0.003～0.006mol，十二烷基硫酸钠0.002～0.004mol，以钛片作为工作电极，采用恒电流法进行电沉积得到零价铁；

(2)将步骤(1)得到的零价铁加入Cr(VI)溶液中，或者在每升加入零价铁后的Cr(VI)溶液中再加入草酸或柠檬酸或水杨酸或酒石酸或腐殖酸0.01～0.1mol，调整含有零价铁的Cr(VI)溶液或含有零价铁和有机酸的Cr(VI)溶液的pH值至6.5～8.0，分析Cr(VI)的含量变化。

步骤(1)所述的电沉积时间可以是30～120分钟，电流密度范围可以是5～20mA/cm²；步骤(2)所述的零价铁的用量可以是每升Cr(VI)溶液加入零价铁20～30mg，所述的Cr(VI)溶液为每升含有Cr(VI)5～20mg。

本发明采用恒电流法制备零价铁，在含FeSO₄、硼酸、硫酸铵的电解液中加入糖精，抗坏血酸和十二烷基硫酸钠等有机物，从而有效地改变了零价铁的形貌和结构，生成粒子直径小于50nm的纳米零价铁，另外在除铬的过程中加入草酸等微量易降解有机物，使其与Fe²⁺形成络合物，从而加快零价铁的反应速率，因此在中性条件下，本发明得到的零价铁的除铬效率比一般零价铁除铬方法高2.2倍。

本发明的制备工艺简单，操作方便，造价低，且极易实现工业化生产，原料便宜易得，对环境友好，得到的零价铁粒度均一，催化活性高，尤为适用于原位修复受污染土壤和地下水，因此本发明具有良好的应用前景。

附图说明

图1：零价铁制备中加有机物对Cr(VI)催化还原效果的影响，其中a为零价铁制备中无加有机物，其它条件同b，b为实施例1的实验条件。

图2：零价铁制备中加有机物对Cr(VI)催化还原效果的影响，其中a为零价铁制备中无加有机物，其它条件同b，b为实施例2的实验条件。

图3：零价铁制备中加有机物对Cr(VI)催化还原效果的影响，其中a为零价铁制备中无加有机物，其它条件同b，b为实施例3的实验条件。

图4：零价铁与Cr(VI)反应中加入草酸对其催化还原效果的影响，其中a为不加草酸，其它条件同b，b为实施例4的实验条件。

图5：零价铁与Cr(VI)反应中加入柠檬酸对其催化还原效果的影响，其中a为不加柠檬酸其它条件同b，b为实施例5的实验条件。

图6：零价铁与Cr(VI)反应中加入草酸对其催化还原效果的影响，其中a为不加草酸，其它条件同b，b为实施例6的实验条件。

图7：零价铁与Cr(VI)反应中加入柠檬酸对其催化还原效果的影响，其中a为不加柠檬酸其它条件同b，b为实施例7的实验条件。

图8：零价铁与Cr(VI)反应中加入水杨酸对其催化还原效果的影响，其中a为不加水杨酸其它条件同b，b为实施例8的实验条件。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。下述实施例中的Cr(VI)溶液均按Cr(VI)标准溶液配制后稀释到所需浓度。

实施例1：