[发明专利]一种利用含铬废液制备纳米Cr2O3的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米三氧化二铬的制备方法，特别是一种利用含铬废液制备三氧二化铬的方法。 

背景技术

随着现代工业的发展, 人民生活水平不断提高, 人类日益重视其生存环境。铬污染是环境污染的重要因素之一, 在电镀、制革、化工、颜料、冶金、耐火材料等行业, 含铬废水的排放量不断增加。含铬废水中铬的存在形式有Cr³⁺和Cr⁶⁺两种, 其中以Cr⁶⁺的毒性最大, 可引起肺癌、肠道疾病和贫血等。目前有关含铬废液的处理方法包括生物法，如吸附、絮凝等，物理化学法，如膜分离、离子交换、粘土吸附等，化学法，如沉淀、光催化、电解还原等，在这些方法中利用率较高、处理最彻底的是化学方法，通常是经过还原、沉淀、煅烧值得氧化铬绿，即Cr₂O₃。但化学方法处理含铬废液存在成本高的缺陷，因此，应用上受到一定限制。 

纳米Cr₂O₃具有较高的表面能量，熔点低，比传统粉体容易在较低温度烧结而成为良好的烧结促进材料。同时纳米Cr₂O₃还具有硬度大、高耐磨、耐腐蚀等特点,是一种具有广泛实用价值的无机功能材料。它可用作无机颜料、磁性材料或磁记录材料、研磨剂、速燃催化剂等，是目前正在开发并具有广阔应用前景的纳米材料，特别是球状纳米Cr₂O₃具有较高的使用价值和商品价值。对于纳米的制备有固相法、液相法、气相法。其中液相法包括微乳液法、溶胶-凝胶法、辐射化学合成法、水热法、超临界流体脱溶法。从制备方法的数量以及制备的纳米氧化铬的性能上来看,液相法比固相法、气相法都更有优势,是制备纳米Cr₂O₃的主流方法。这些方法大部分停留在实验室阶段,或者只是用作研究纳米Cr₂O₃的某些特殊性质吗，如光、电、磁、催化作用等，在工业生产中很难实现。所得纳米Cr₂O₃大都是片状或棒状的纳米Cr₂O₃，其性能没有球状纳米Cr₂O₃的好。目前中国大部分生产厂家尤其是中小型企业还未形成规模经济,产品质量的档次较低,生产成本高,规格品种不齐全,技术落后,市场竞争力较弱，产品总体品位不够。 

如果能将含铬废液制备成纳米Cr₂O₃就能克服含铬废水处理高成本给企业带来的经济负担，还能为企业带来可观的经济效益。 

目前利用含铬废液制备纳米Cr₂O₃的技术，特别是在表面活性剂-有机溶剂体系中制备纳米Cr₂O₃的技术还未见报道。 

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种利用含铬废液制备纳米Cr₂O₃的方法，其工艺简便、成本低、回收率高、产品附加值更高，能够得到粒径均匀的纳米级Cr₂O₃。 

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，提供一种利用含铬废液制备纳米Cr₂O₃的方法，具体步骤为： 

1）向废液中加入有机醛还原剂，加热搅拌，回流20-60min，将六价铬还原成三价铬，然后将废液冷至60℃以下，搅拌下滴加NaOH溶液，调节pH值在6.8-7.2之间；

2）向步骤1）所得的废液中加入表面活性剂和溶剂，按重量计，表面活性剂的加入量与废液之比为1:200-1000，溶剂的加入量与废液之比为0.5-2:1；搅拌下滴加NaOH溶液至pH值为7.5-8.0，再控温60-80℃继续搅拌反应0.5-1h，过滤，用水洗涤二到四次，得灰绿色沉淀；

3）将步骤2）所得的沉淀置于煅烧炉中在450-1200℃煅烧3-4小时，取出，用水洗涤二到四次，干燥后得球状绿色纳米Cr₂O₃粉体。

所述的有机醛还原剂为甲醛、乙醛、丙醛或苯甲醛。其加入量根据废液中的六价铬的含量确定，确保六价铬被还原为三价铬。 

所述表面活性剂为吐温80、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠。采用的表面活性剂为油包水型表面活性剂，其作用在于起乳化作用。