一种六价铬废水的治理方法技术

本发明专利技术提供了一种通过溶剂热法合成磁性微纳米四硫化三铁治理六价铬废水的方法，磁性材料制备步骤包括：先将含铁与硫的前驱体充分溶解于乙二醇，并转移至配有聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜。经鼓风干燥箱加热至160‑200℃，12‑24h后，所得固体经乙醇、水洗，磁铁分离并真空干燥。该应用的步骤包括：向含浓度1‑40mg/L的六价铬废水中加入0.1‑1.0g/L磁性材料，在20‑40℃下震荡反应一定时间，用磁铁将材料与溶液分离，完成六价铬离子的去除。本发明专利技术具有材料合成方法简单、成本低、可重复利用、环境友好以及六价铬离子去除效率高等优点。

A treatment method of six valence chromium wastewater

The invention provides a method for treating hexavalent chromium wastewater by synthesizing magnetic micro-nano ferric tetrasulfide by solvothermal method. The preparation steps of the magnetic material include: dissolving the precursor containing iron and sulfur fully in ethylene glycol, and transferring the precursor to a stainless steel reactor equipped with a polytetrafluoroethylene inner bile. The solids were heated to 160 200 C in a blast drying box for 12 24 h, then washed with ethanol and water, separated by magnets and dried in vacuum. The application steps include: adding 0.1 1.0 g/L magnetic material into the hexavalent chromium wastewater with a concentration of 1_40 mg/L, oscillating reaction at 20_40 C for a certain time, separating the material from the solution by magnet, and completing the removal of hexavalent chromium ion. The invention has the advantages of simple material synthesis method, low cost, reusability, environmental friendliness and high removal efficiency of hexavalent chromium ions.

【技术实现步骤摘要】
一种六价铬废水的治理方法
本专利技术涉及纳米材料制备工艺领域和水污染控制领域，具体地说是采用一种磁性微纳米四硫化三铁去除废水中六价铬的方法。
技术介绍
铬被广泛用于冶金、皮革鞣质、木材保存、电镀等工业过程中。由于含铬废弃物的处理不当及工业含铬废水意外泄漏，在地下水，地表水和土壤中经常检测到铬离子。铬在自然界中主要以六价铬和三价铬形式存在，六价铬具有急性毒性效应、诱畸变性和致癌作用，被认为是重金属废水中典型污染物之一。环境保护部在《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中明确规定废水中六价铬的最高允许排放浓度仅为0.5mg/L。因此，消除废水中六价铬离子污染迫在眉睫。相比与六价铬，三价铬具有毒性低，溶解度小等特点。因此，通过将高毒性的六价铬还原成低毒性的三价铬，并形成（氢）氧化铬沉淀是消除六价铬污染的最佳方法。目前，环境工作者已开发出基于四氧化三铁、氧化铁、铁粉等铁基材料去除废水中六价铬离子的新方法。上述铁基材料作为一种吸附剂，具有比表面积大、表面官能团丰富等特点。且在酸性条件下，铁基材料表面质子化，从而吸附带负电荷的六价铬离子，并最终实现六价铬的吸附去除。然而，随着铁基材料的广泛应用，一些问题也被发现。例如，常规的四氧化三铁对六价铬的吸附容量有限、废水中的共存离子可能与六价铬离子发生竞争吸附、吸附后的六价铬易于材料表面脱附等，从而限制其在实际六价铬废水处理中的应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术设计的目的在于提供一种六价铬废水的处理方法。该方法采用合成还原性四硫化三铁，该磁性材料除了常规的六价铬离子吸附途径外，还可以将六价铬离子于材料表面原位还原，并最终形成（氢）氧化铬沉淀，从而实现六价铬离子的吸附-还原-共沉淀耦合去除。此方法有效避免了常规吸附材料去除六价铬过程中吸附饱和和竞争吸附的决定性影响，使得其在去除六价铬方面更具有优势。本专利技术通过以下技术方案加以实现：所述的一种六价铬废水的治理方法，其特征在该方法包括以下步骤：1）调节六价铬废水的浓度至1-40mg/L；2）向浓度为1-40mg/L的六价铬废水中加入磁性材料，调节pH值，制得混合液；3）将混合液置于恒温振荡器中，以200r/min的转速震荡0-180min，反应完成后用磁铁将磁性材料与废水分离，完成对六价铬离子的去除。所述的一种六价铬废水的治理方法，其特征在于步骤2）中磁性材料为磁性微纳米四硫化三铁，pH值为3.0-11.0。所述的一种六价铬废水的治理方法，其特征在于步骤2）中磁性材料的添加量为0.1-1.0g/L。所述的一种六价铬废水的治理方法，其特征在于步骤3）中恒温振荡器的温度控制在20-40℃。所述的一种六价铬废水的治理方法，其特征在于所述磁性材料采用以下步骤制得：1）将Fe(NO3)3•9H2O和硫脲溶解于一定体积的乙二醇中，磁力搅拌10-30min，配成一定浓度含铁和硫的前驱体溶液；2）将步骤1）制得的前驱体溶液转移至100mL聚四氟乙烯内胆，并装入不锈钢反应釜中；3）将上述不锈钢反应釜置于鼓风干燥箱中进行反应；4）待步骤3）反应结束后，自然冷却至室温，将内胆从反应釜中取出，收集内胆底部固体；5）将步骤4）所得的固体经水和乙醇洗涤2-3次，50-60℃条件下真空干燥4-6h，研磨制得磁性微纳米四硫化三铁。所述的一种六价铬废水的治理方法，其特征在于步骤1）中Fe(NO3)3•9H2O与硫脲的质量比为0.5-1.5g：0.2-0.6g，乙二醇的体积为40-60mL。所述的一种六价铬废水的治理方法，其特征在于步骤3）中鼓风干燥箱温度为160-200℃，反应时间为12-24h。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1）本专利技术的磁性微纳米四硫化三铁不仅具有比表面积大、表面官能团丰富，而且含有大量还原性亚铁和硫离子，为六价铬离子的吸附及还原提供多种理论途径。同时，该材料具有磁性，很容易从处理后的废水中分离，为废水六价铬污染的治理提供技术支持；2）原材料合成方法简单，成本低，且制备方法与工艺简单，能够有效实现工业化生产。此外，自然界中存在大量天然四硫化三铁，为该材料在六价铬废水治理提供应用保障；3）本专利技术的磁性微纳米四硫化三铁对六价铬的去除效率高，对水处理设备要求较低且易于操作。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备的磁性微纳米四硫化三铁的X射线粉末衍射图；图2为本专利技术实施例1所制备的磁性微纳米四硫化三铁在扫描电子显微镜下的形貌图；图3为本专利技术实施例1所制备的磁性微纳米四硫化三铁与六价铬反应前后表面铬元素的价态变化图。具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术做进一步详细说明，并给出具体实施方式。实施例1一种本专利技术所述的磁性微纳米四硫化三铁，该材料由以下方法制备：（1）将1.1gFe(NO3)3•9H2O和0.5g硫脲溶解到60mL乙二醇中，磁力搅拌20min，配成一定浓度含铁和硫的前驱体溶液；（2）将上述含铁和硫的混合液转移至100mL聚四氟乙烯内胆，并装入不锈钢反应釜中；（3）将上述不锈钢反应釜至于鼓风干燥箱中，设置反应温度为180℃，反应时间为12h；（4）待（3）中反应结束后，自然冷却至室温。将内胆从反应釜中去除，收集内胆底部固体。把得到的固体用水和乙醇洗涤3次，60℃条件下真空干燥6h，研磨，即得到磁性微纳米四硫化三铁。将上述所制得的磁性微纳米四硫化三铁置于X射线粉末衍射仪下扫描，其结果如图1所示，可以看出该材料具有较高结晶性，且符合JCPDNo.16-713号标准卡片晶体结构。说明所合成材料为四硫化三铁。将上述制得的磁性微纳米四硫化三铁置于扫描电子显微镜下观察，其结构如图2所示，可以看出该材料由纳米片团聚成微米级大颗粒。实施例2将实施例1制备的磁性微纳米四硫化三铁应用于不同初始浓度的六价铬离子废水的处理，包括以下步骤：（1）称取重铬酸钾溶解于超纯水中，配成100mg/L的六价铬离子储备液，混匀后，将其稀释成20mg/L六价铬母液；（2）将上述六价铬母液取20mL加入到三角锥形瓶内。接着，称量0.01gFe3S4加入到三角锥形瓶内，并立即转移至恒温摇床，恒温振荡器转速为200r/min，温度为25℃；（3）然后，在一段时间内用1mL的注射器从三角锥形瓶取出体积约1mL的溶液，记为样品；（4）取0.5mL上述样品与1mL二苯基碳酰二肼显色剂混合显色；（5）利用紫外分光光度剂分别对上述混合液检测，得到它们的吸光度；（6）将步骤（1）储备液稀分别释成15mg/L、10mg/L、5mg/L、1mg/L六价铬母液，重复（2）、（3）、（4）、（5）步骤。将上述反应后的所测得的吸光度进行分析处理，其结果如表1，从中可以看出四硫化三铁对初始浓度在1-20mg/L的六价铬均有较好的去除效果。表1实施例3将实施例1制备的磁性微纳米四硫化三铁应用于不同初始pH值的六价铬离子废水的处理，包括以下步骤：（1）称取重铬酸钾溶解于超纯水中，配成100mg/L的六价铬离子储备液。混匀后，将其稀释成10mg/L六价铬母液，用1mol/L的HCl和NaOH调节pH值为3.5；（2）取20mL上述六价铬母液加入到三角锥形瓶内。接着，称量0.01gFe3S4加入到三角锥形瓶内，并立即转移到恒温摇床，恒温振荡器转速为200r/min，温度为25℃；（本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六价铬废水的治理方法，其特征在该方法包括以下步骤：1）调节六价铬废水的浓度至1‑40mg/L；2）向浓度为1‑40 mg/L的六价铬废水中加入磁性材料，调节pH值，制得混合液；3）将混合液置于恒温振荡器中，以200r/min的转速震荡0‑180min，反应完成后用磁铁将磁性材料与废水分离，完成对六价铬离子的去除。

【技术特征摘要】
1.一种六价铬废水的治理方法，其特征在该方法包括以下步骤：1）调节六价铬废水的浓度至1-40mg/L；2）向浓度为1-40mg/L的六价铬废水中加入磁性材料，调节pH值，制得混合液；3）将混合液置于恒温振荡器中，以200r/min的转速震荡0-180min，反应完成后用磁铁将磁性材料与废水分离，完成对六价铬离子的去除。2.如权利要求1所述的一种六价铬废水的治理方法，其特征在于步骤2）中磁性材料为磁性微纳米四硫化三铁，pH值为3.0-11.0。3.如权利要求1所述的一种六价铬废水的治理方法，其特征在于步骤2）中磁性材料的添加量为0.1-1.0g/L。4.如权利要求1所述的一种六价铬废水的治理方法，其特征在于步骤3）中恒温振荡器的温度控制在20-40℃。5.如权利要求1所述的一种六价铬废水的治理方法，其特征在于所述磁性材料采用以下步骤制得：1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，王学东，金理德，李艳艳，周佩佩，王翠翠，
申请(专利权)人：温州医科大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33