[发明专利]一种基于表面官能团调控的硫化零价铁加速水体中Cr(VI)去除的方法及体系

说明书

本发明涉及一种基于表面官能团调控的硫化零价铁加速水体中Cr(VI)去除的方法及体系，向硫化零价铁去除Cr(VI)的废水体系加入含羧基的化合物，并在体系中加入含羟基的化合物，加速水体中Cr(VI)的去除。由于硫化零价铁表面存在硫化层对溶液中的羟基有吸引作用，而溶液中的含羧基化合物对Cr(VI)有络合作用，在溶液中同时含有羟基和羧基时，羟基和羧基两种基团之间存在氢键作用，使得Cr(VI)的羧基络合物倾向于向吸引了羟基官能团的S‑ZVI迁移，从而加速硫化零价铁对水中Cr(VI)的去除。本发明采用常规的硫化零价铁以及同时含羟基化合物和含羧基化合物的体系加速水体中Cr(VI)的去除，过程简单，成本低廉。

技术领域：

本发明涉及一种基于表面官能团调控的硫化零价铁材料加速水体中Cr(VI)去除的方法，属于污、废水净化领域。具体涉及通过调控体系中羟基和羧基加速硫化零价铁对水体中Cr(VI)污染物的去除。

背景技术：

近年来，环境污染问题日益严重，水环境恶化是亟待解决的问题之一。水环境污染物包括重金属类污染物、有机污染物等，过量存在会危害水环境质量和水生生物的生存，进而影响人体健康。其中，重金属类污染物具有迁移性、富集性，是水体中难处理的一类污染物。废水中的铬离子主要是Cr(VI)的化合物，常以铬酸根离子存在，而Cr(VI)是一种致癌物质，其在土壤和水体中有较高的迁移率，严重危害环境和人体健康。所以在废水排放时必须有效的去除六价铬。

零价铁材料作为一种自然界含量丰富的材料，具有无毒、环境友好、还原性强等优点，在水处理领域的研究与应用非常广泛，主要研究旨在克服零价铁自身存在的表面易钝化、电子效率低等缺点。中国专利文件CN101244864A公开了中性条件下提高零价铁除铬催化还原活性的方法，将每升含有硫酸亚铁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的电解液进行电沉积，将得到的零价铁加入含Cr(VI)的溶液中，还可以在溶液中加入草酸或柠檬酸或水杨酸或酒石酸或腐殖酸等，调整溶液pH值至6.5～8.0，溶液中Cr(VI)的含量明显降低。然而，该方法需要通过特殊的电沉积制备零价铁，过程复杂，不利于处理过程中成本的降低。

中国专利文件CN107840429A公开了一种用于去除六价铬的金属有机高分子材料的制备方法及其所得材料和应用，包括如下步骤：(1)将鞣酸和柠檬酸钠加水溶解得到混合溶液，将混合溶液与淀粉溶液混合得到高分子骨架溶液；(2)将水溶性三价铁盐溶液加入步骤(1)得到的高分子骨架溶液中，搅拌反应，得到金属高分子材料。然而，该方法需要制备高分子骨架溶液，同样过程复杂，不利于成本降低。

研究表明，硫化改性零价铁能够有效增强电子转移，提高电子效率，从而促进水体中污染物的去除。Reductive transformation of tetrabromobisphenol A bysulfidated nanozerovalent iron,Dan Li,et al,Water Research,第103卷，第1-9页，2016年7月5日，公开了硫化改性纳米零价铁有助于最大化零价铁基催化剂的优势。然而，硫化零价铁在实际应用过程中对环境中的污染物的去除仍有一定的缺陷，因此需对硫化零价铁材料的性能进一步优化。

发明内容：

针对现有技术的不足，特别是硫化零价铁对水体中Cr(VI)污染物的去除效果需要进一步优化的问题，本发明提供一种基于硫化修饰零价铁材料表面官能团的调控方法，通过与官能团之间的相互作用，加速硫化零价铁材料对水体中Cr(VI)去除的效率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于表面官能团调控的硫化零价铁加速水体中Cr(VI)去除的方法，包括步骤如下：

向硫化零价铁去除Cr(VI)的废水体系加入含羧基的化合物(RCOOH)，并在体系中加入含羟基的化合物(ROH)，加速水体中Cr(VI)的去除。