一种Na2EDTA耦合Fe制造技术

本发明专利技术公开了一种Na2EDTA耦合Fe

【技术实现步骤摘要】
一种Na2EDTA耦合Fe0/Fe3O4复合材料去除水体中Cr(VI)的方法
本专利技术属于水体中重金属污染物处理
，具体涉及一种Na2EDTA耦合Fe0/Fe3O4复合材料去除水体中Cr(VI)的方法。
技术介绍
随着城市化进程的加快和工农业的迅速发展，我国绝大多数的城镇都存在着较为严重的水污染问题，大量未处理的工业废水以及民用固体废弃物不合理的填埋和堆放，重金属污染物事故性排放以及大量化肥/农药的使用，使得各种重金属污染物进入水体。铬作为一种重要的环境污染物，主要来源于电镀、冶金、制革、印染和化工等行业排放的工业三废。铬在环境中主要以Cr(III)和Cr(VI)两种价态存在，其中Cr(VI)具有更强的毒性和迁移性。目前，零价铁的制备方法可分为机械法、液相法、固相法和气相法等四大类。其中液相法较为常用，通过液相制备法零价铁的原理简单，能够制备出稳定分散的零价铁，然而由于反应在液相条件下才能发生，使其大批量生产受到限制，且其在洗涤过程中易团聚，使零价铁的性能降低；而固相法特别是高能球磨法，操作简单，成本低，产量高，容易产业化。Fe3O4具有超顺磁性，能够加速零价铁表面电子转移，是一种良好的导体，能够增强零价铁的活性，并缓解其表面钝化。零价铁在处理环境中重金属等无机污染物和有机污染物方面有着很好的潜力，其已被广泛应用于生态环境的修复，但是大产量制备稳定性良好的零价铁就成为当今世界的难题，这也大大限制了零价铁的产业进程。因此，寻找工艺简单且能够大产量制备稳定性良好零价铁的方法显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种Na2EDTA耦合Fe0/Fe3O4复合材料去除水体中Cr(VI)的方法，该方法能够大产量制备稳定性良好的Fe0/Fe3O4复合材料，并且制备的Fe0/Fe3O4复合材料用于处理水体中的Cr(VI)性能优越。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种Na2EDTA耦合Fe0/Fe3O4复合材料去除水体中Cr(VI)的方法，其特征在于具体步骤为：(1)将零价铁与四氧化三铁按1:0.05的质量比混合均匀后放入球磨罐中，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Fe0/Fe3O4复合材料；(2)将球磨Fe0/Fe3O4复合材料与石英砂按1:2的质量比混合均匀后填柱；(3)将含Na2EDTA和Cr(VI)混合溶液通过填好的柱子实现对Cr(VI)的分离富集；(4)使用后的柱子通过摩尔浓度为1mol/L的盐酸溶液活化再生后重复循环使用；(5)对出水口废水进行收集，加入Na2S并收集沉淀，再调节溶液的pH＜1，收集沉淀即为EDTA。优选的，步骤(1)中的氧化锆磨球包括直径为1mm氧化锆磨球、直径为2mm的氧化锆磨球、直径为4mm的氧化锆磨球和直径为8mm的氧化锆磨球，其中直径为1mm氧化锆磨球、直径为2mm的氧化锆磨球、直径为4mm的氧化锆磨球与直径为8mm的氧化锆磨球的质量比为3:8:20:8。优选的，步骤(1)中的间歇交替正反转球磨过程是球磨10min间歇停止5s后再继续球磨，如此反复直至球磨累积时间等于设定球磨时间。优选的，步骤(2)中的石英砂使用之前经3mol/L的盐酸溶液清洗，其粒径为2mm。本专利技术通过湿式固相机械球磨法制得Fe0/Fe3O4复合材料，工艺简单且成本低廉，能够大产量制备Fe0/Fe3O4复合材料，将Fe0/Fe3O4复合材料同Na2EDTA联合应用于环境中较为罕见，用于处理水中的重金属污染物性能优越。附图说明图1是实施例1制得的Fe0/Fe3O4复合材料的XRD图；图2是实施例1制得的Fe0/Fe3O4复合材料的SEM图；图3是本专利技术实施例2中反应后Fe0/Fe3O4复合材料的SEM图。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例11、将零价铁和四氧化三铁按1:0.05的质量比混合均匀，倒入球磨罐中；2、将磨球置于球磨罐中，其中磨球与原料混合液的质量比为35:1，磨球包括Φ1mm、Φ2mm、Φ4mm和Φ8mm四种氧化锆磨球，四种氧化锆磨球对应的质量比为3:8:20:8，启动机械球磨机间歇正反转交替球磨8h得到球磨混合液，其中机械球磨机的转速为375r/min，间歇交替正反转球磨过程是球磨10min间歇停止5s后再继续球磨，如此反复直至球磨累积时间等于设定球磨时间；3、将球磨材料从球磨罐中倒出，用磁铁分离球磨材料和磨球。从XRD图(图1)可以看出制得的Fe0/Fe3O4复合材料保持了零价铁的主要特征衍射峰，并在2θ＝44.8°，65°处出现单质铁的衍射峰，没有出现四氧化三铁的衍射峰。从SEM图(图2)可以看出制得的Fe0/Fe3O4复合材料的粒径变小了，形成松散的微粒结构，有的甚至达到纳米级别，也较大程度的改变了其形貌。实施例2将Cr(VI)浓度为50mg/L和Na2EDTA浓度为0.5g/L的混合溶液以2mL/min的流速通过装有50g球磨Fe0/Fe3O4复合材料和100g石英砂的柱子，分别于5min，10min，15min，30min，60min，90min，120min，180min，240min，300min，360min，420min，480min，540min，600min，660min，720min取样检测Cr(VI)浓度。如图3所示，将含六价铬的废水以一定的流速通过装有Fe0/Fe3O4复合材料和石英砂的柱子，对出水口的水样进行取样检测，并对出水口溶液进行收集，其中六价铬的测定采用二苯碳酰二肼分光光度法进行测定。表1为通过装有球磨Fe0/Fe3O4复合材料和石英砂的柱子的废水，在相应时间出水口六价铬的浓度。表格中通过未处理废水与通过球磨Fe0/Fe3O4复合材料和石英砂柱子中Cr(VI)的相应浓度可知：经过装有球磨Fe0/Fe3O4复合材料和石英砂的柱子处理后，废液中Cr(VI)含量明显降低。表1球磨Fe0/Fe3O4复合材料对Cr(VI)的去除时间(min)废水51015306090120180C(mg/L)48.230.410.590.350.410.530.660.590.78时间(min)240300360420480540600660720C(mg/L)0.590.350.774.680.720.971.772.394.68实施例3由表1可知，反应达到12h后，球磨材料逐渐失去其活性，此时关闭蠕动泵，停止废水向柱子中进入；随后以2mL/min的流速向柱子中通入1mol/L(3.65％)的盐酸溶液，对柱子进行活化，活化时间为2h，该过程可去除材料表面形成的钝化层，恢复其活性；向柱子中通入5min的蒸馏水，洗去酸液，重新接入废水，实验发现柱子的反应活性恢复初始状。如此反复多次进行，发现柱子可重复使用十次左右。由此可见，球磨Fe0/Fe3O4复合材料不仅提高了其反应稳定性，还可使其反应活性大大提高。实施例4将柱子进行拆除，取适量材料，用氮气吹干，进行电镜扫描分析，了解其反应后表面形貌及其变化，图3即为反应后材料的电镜扫描图，从图中可以看出，反应后，材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Na2EDTA耦合Fe0/Fe3O4复合材料去除水体中Cr(VI)的方法，其特征在于具体步骤为：（1）将零价铁与四氧化三铁按1:0.05的质量比混合均匀后放入球磨罐中，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Fe0/Fe3O4复合材料；（2）将球磨Fe0/Fe3O4复合材料与石英砂按1:2的质量比混合均匀后填柱；（3）将含Na2EDTA和Cr(VI)混合溶液通过填好的柱子实现对Cr(VI)的分离富集；（4）使用后的柱子通过摩尔浓度为1mol/L的盐酸溶液活化再生后重复循环使用；（5）对出水口废水进行收集，加入Na2S并收集沉淀，再调节溶液的pH＜1，收集沉淀即为EDTA。

【技术特征摘要】
1.一种Na2EDTA耦合Fe0/Fe3O4复合材料去除水体中Cr(VI)的方法，其特征在于具体步骤为：（1）将零价铁与四氧化三铁按1:0.05的质量比混合均匀后放入球磨罐中，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Fe0/Fe3O4复合材料；（2）将球磨Fe0/Fe3O4复合材料与石英砂按1:2的质量比混合均匀后填柱；（3）将含Na2EDTA和Cr(VI)混合溶液通过填好的柱子实现对Cr(VI)的分离富集；（4）使用后的柱子通过摩尔浓度为1mol/L的盐酸溶液活化再生后重复循环使用；（5）对出水口废水进行收集，加入Na2S并收集沉淀，再调节溶液的pH＜1，收集沉淀即为EDTA。2.根据权利要求1所述的Na2EDTA耦合Fe0/Fe3O4复合材料去除水体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春峰，吴娱帆，魏明杰，张万鹏，严晨芬，屈彤旭，姚丹，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41