一种含硫化物废水改性纳米零价铁的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种含硫化物废水改性纳米零价铁的制备方法和应用，涉及水处理技术领域。利用含硫化物废水作为硫前驱体制备硫化纳米零价铁(S

【技术实现步骤摘要】
一种含硫化物废水改性纳米零价铁的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体而言，涉及一种含硫化物废水改性纳米零价铁的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]基于硫酸盐还原菌的硫生物转化技术能够有效同时去除污水中的有机物和硫酸盐并产生硫化物作为最终产物。水中的硫化物(包括溶解性的H2S、HS
‑
、S2‑
，以及存在于悬浮物中的可溶性硫化物和酸可溶性金属硫化物(GB/T16489
‑
1996))由于易逸散于空气中，产生臭味，且毒性很大，所引起的健康、环境和经济等问题不容忽视。因此，需要被合适处理。
[0003]考虑到硫化物的给出电子能力，含硫化物废水作为资源再利用越来越受到研究者的重视。迄今为止，水中的硫化物能够作为电子供体通过自养反硝化去除氮以及作为一种重金属沉淀试剂。在更多的情况下，水中的硫化物被氧化为单质硫(S0)回收，但是回收的同时也伴随局部腐蚀、管道堵塞和阀门堵塞等问题。
[0004]目前，含硫化物废水中的大部分硫化物以液体形式被采用，表现出较低的电子利用效率，或者产生的含硫化合物纯度低，应用范围有限。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种含硫化物废水改性纳米零价铁的制备方法和应用，为含硫化物废水提供一种新的资源化利用方法。
[0007]本专利技术是这样实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种含硫化物废水改性纳米零价铁的制备方法，包括：以含硫化物废水作为硫前驱体进行制备。
[0009]在可选的实施方式中，将含硫化物废水和纳米零价铁粉末混合反应，通过控制含硫化物废水和纳米零价铁粉末的用量，使硫和铁的摩尔比为0.01
‑
0.1:1；优选为0.04
‑
0.06:1；
[0010]优选地，在含硫化物废水中，溶解态硫化物的含量为80mg/L
‑
140mg/L。
[0011]在可选的实施方式中，将纳米零价铁粉末和溶剂混合，再与含硫化物废水混合反应，控制反应温度为20℃
‑
30℃，反应时间为10min
‑
24h；
[0012]优选地，反应在摇床中进行，控制转速为150rpm
‑
300rpm；
[0013]优选地，还包括：在反应完成后，利用磁铁使悬浮液中的材料沉降，去除上清液后，将得到的沉降材料进行真空干燥。
[0014]在可选的实施方式中，在纳米零价铁粉末、溶剂和含硫化物废水形成的悬浮液中，纳米零价铁的浓度为1g/L
‑
2g/L；
[0015]优选地，溶剂为脱氧的缓冲溶液，缓冲溶液的pH值为6.0。
[0016]在可选的实施方式中，缓冲溶液为乙酸
‑
乙酸钠缓冲溶液，缓冲溶液的浓度为
0.1M
‑
0.3M。
[0017]在可选的实施方式中，纳米零价铁粉末的制备过程包括：将铁盐溶液和还原剂溶液混合反应，反应温度为20℃
‑
30℃；
[0018]优选地，还包括：在与还原剂溶液反应完成后，利用磁铁对反应后得到的悬浮液进行沉降，去除上清液后，将得到的沉降材料进行真空干燥。
[0019]在可选的实施方式中，还原剂选自硼氢化钠、水合肼、三乙二醇和乙二醇中的至少一种；控制铁离子和还原剂的摩尔比为1:3
‑
5；
[0020]优选地，铁盐溶液的浓度为0.03mol/L
‑
0.08mol/L，还原剂溶液的浓度为0.1mol/L
‑
0.3mol/L。
[0021]在可选的实施方式中，利用惰性气体对铁盐溶液吹托20min
‑
30min之后，将还原剂溶液滴加至铁盐溶液中，滴加速率为3mL/min
‑
7mL/min，滴加完成之后反应20min
‑
60min，反应全程是在惰性气体吹托和机械搅拌的条件下进行；
[0022]优选地，铁盐溶液中的铁盐选自氯化铁、氯化亚铁、硫酸亚铁和硝酸亚铁中的至少一种。
[0023]第二方面，本专利技术提供一种硫化纳米零价铁，通过前述实施方式中任一项制备方法制备而得。
[0024]第三方面，本专利技术提供前述实施方式的硫化纳米零价铁在水处理中的应用；
[0025]优选地，利用硫化纳米零价铁去除水中六价铬(Cr(VI))。
[0026]本专利技术具有以下有益效果：利用含硫化物废水作为硫前驱体制备硫化纳米零价铁(S
‑
nZVI)，将含硫化物废水中的液态硫化物转换为硫化纳米零价铁(S
‑
nZVI)中的固态硫铁化合物，从而实现含硫化物废水的资源化利用。所制备得到的硫化材料无细菌吸附，相较于原始纳米零价铁能够更有效的去除水中污染物，特别是对Cr(VI)的去除效率显著提高；合成硫化纳米零价铁(S
‑
nZVI)的工艺简便易行，生产成本低廉，硫化条件温和，易于大规模工业化应用。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0028]图1为含硫化物废水作为硫前驱体所制备的硫化纳米零价铁(S
‑
nZVI)的透射电子显微镜(TEM)图；
[0029]图2为含硫化物废水作为硫前驱体所制备的硫化纳米零价铁(S
‑
nZVI)的能谱仪(EDS)面扫(mapping)图；
[0030]图3为不同老化条件下含硫化物废水作为硫前驱体的硫化纳米零价铁(S
‑
nZVI)对Cr(VI)的去除效果图；
[0031]图4为纳米零价铁(nZVI)和不同硫化时间的硫化纳米零价铁(S
‑
nZVI)对Cr(VI)的去除效果图；
[0032]图5为纳米零价铁(nZVI)和不同硫铁摩尔比(S/Fe)的硫化纳米零价铁(S
‑
nZVI)对
Cr(VI)的去除效果图；
[0033]图6为实施例和对比例(连二亚硫酸钠(Na2S2O4)和硫化钠(Na2S)作为硫前驱体)制备得到的硫化纳米零价铁(S
‑
nZVI)对Cr(VI)的去除效果图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0035]在硫基材料中，硫化纳米零价铁(S
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含硫化物废水改性纳米零价铁的制备方法，其特征在于，包括：以含硫化物废水作为硫前驱体进行制备。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述含硫化物废水和纳米零价铁粉末混合反应，通过控制所述含硫化物废水和所述纳米零价铁粉末的用量，使硫和铁的摩尔比为0.01
‑
0.1:1；优选为0.04
‑
0.06:1；优选地，在所述含硫化物废水中，溶解态硫化物的含量为80mg/L
‑
140mg/L。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，将所述纳米零价铁粉末和溶剂混合，再与所述含硫化物废水混合反应，控制反应温度为20℃
‑
30℃，反应时间为10min
‑
24h；优选地，反应在摇床中进行，控制转速为150rpm
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300rpm；优选地，还包括：在反应完成后，利用磁铁使悬浮液中的材料沉降，去除上清液后，将得到的沉降材料进行真空干燥。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在纳米零价铁粉末、溶剂和含硫化物废水形成的悬浮液中，纳米零价铁的浓度为1g/L
‑
2g/L；优选地，所述溶剂为脱氧的缓冲溶液，所述缓冲溶液的pH值为6.0。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲溶液为乙酸
‑
乙酸钠缓冲溶液，所述缓冲溶液的浓度为0.1M
‑
0.3M。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：程禹君，郝天伟，
申请(专利权)人：澳门大学，
类型：发明
国别省市：