[发明专利]一种吸附去除工业废水中六价铬离子的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境治理领域，具体涉及含六价铬离子的废水的治理方法。

背景技术

随着现代工业的快速发展，地球表面水的污染问题已经成为国际热点话题。现代工业导致排放的污水中所含重金属离子越来越多，比如铬，镉，汞，钽，铅和砷[Journal of Hazardous materials,2009,161(2–3):1103-1108]。其中，六价铬离子是一种常见的剧毒污染物，由于其在水溶液中具有较大溶解性，因而具有很强的移动性，对环境和人类的生存影响巨大[Environmental Science & Technology,2010,44(16):6202-6208]。美国环境保护局规定，铬离子在饮用水中的最大限额为100μg/L[Water Research,2007,41(10):2101-2108]。针对目前所存在的一些问题，目前科研界已开发了一些技术以去除重金属离子，包括氰化法、化学沉淀、化学还原法、离子交换和反渗透法[Separation and Purification Technology,2002,26(2):137-146；Journal of Hazardous materials,2009,167(1): 260-267；Advances in Environmental Research,2003,7(2):471-478；Journal of Hazardous materials,2003,97(1):49-57；Journal of Hazardous materials,2009,170 (2):1119-1124]。但是，这些方法均存在较为明显的缺陷，氰化法在使用过程中可产生剧毒中间体及其他有机氯化合物，这将引起二次污染，导致更多的环境问题。化学沉淀法虽然较为简单，但会有大量的沉淀污泥产生，对低浓度的重金属处理和后续的污泥处理均需增加投入，成本较大[Journal of Hazardous materials,2009,168(1):319-325]。离子交换法对于处理那些含有离子和非离子性杂质有限制，且操作成本也高。反渗透法虽可以有效地降低金属离子浓度，但高操作成本和有限的pH范围的限制了其应用。近期研究发现，采用吸附法具有明显优势，其成本较低并且高效[ACS Applied Materials&Interfaces,2013,5(3): 598-604]。相比于沉淀和电化学，当重金属浓度较低时，吸附法可以比较有效地除去重金属。

磁性碳纳米复合材料由于其优异的除重金属离子能力和易于分离的特性，已经越来越受到学界的重视。磁性碳纳米复合材料的制备一般是在碳材料制备过程过引入磁性金属盐(如Fe等)，从而赋予其优异的磁性，有助于在吸附完成之后快速分离[Journal of Materials Chemistry A,2015,3(18):9817-9825]。自去年开始，往磁性碳材料中进行表面改性和掺杂并应用于环境处理逐渐成为一个热点[Carbon 2016；109:640-649.；Carbon 2017；115:503-514]。由于杂原子往往具有较为特殊的电子特性，可以有效调节吸附剂的表面电子特性，从而增强其对重金属离子的吸附作用。氮掺杂的磁性介孔碳材料成为研究的热点，其作为吸附剂具有优异的除铬离子和染料的性能，其吸附量可达95mg/g[RSC Advances, 2014,4(108):63110-63117]，并且氮原子可以增强碳表面的电负性同时提升碳表面对金属离子的吸附作用。同时，杂原子掺杂的磁性碳材料具有较强的金属去除能力，其单位面积除铬速率远高于其他非掺杂的磁性材料。此外，采用掺氮磁性碳纳米管为吸附剂治理工业废水目前还未有相关报道，这也是本研究的较大亮点。

基于此，采用掺氮磁性碳纳米管用于去除工业废水中的六价铬离子，提出吸附去除工业废水中六价铬离子的方法，该研究方法在相关领域仍未见报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种吸附去除工业废水中六价铬离子的方法。该方法以磁性掺氮碳纳米管为固体吸附剂，通过超声处理吸附工业废水中的六价铬离子，流程简单，操作安全，对废水中的六价铬离子的分离效率高，且处理后的固体吸附剂易分离回收利用。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种吸附去除工业废水中六价铬离子的方法，包括如下步骤：

(1)将含六价铬离子的工业废水加入容器中，调节pH值后，再加入固体吸附剂，形成混合悬浮液；

(2)对混合悬浮液进行加热后，进行超声处理；超声处理结束后，分离回收固体吸附剂，排出处理后的废水。