专利名称：一种液相催化处理水体中六价铬的方法
技术领域：
本发明属于饮用水处理技术领域，涉及水体中重金属离子的去除方法，特别是涉 及一种液相催化处理水体中六价铬的方法。
背景技术：
铬是一种天然水体中普遍存在的重金属，主要的存在形态有六价铬和三价铬。其 中，六价铬的毒性比三价铬大100倍。研究表明六价铬有致癌作用，是美国环保署(EPA)确 认的129种危险污染物之一。铬的来源主要分为两部分，人为铬污染主要来源于制革、电镀 和纺织等行业中所排放的工业废水，而自然界中的铬主要来源于表土和岩石逐步释放到水 中的铬。六价铬对各种生物的生长均有一定影响。微量六价铬能刺激植物的生长，而过量 的六价铬则会抑制植物的生长；铬对水生生物的生长也有一定影响，高浓度的六价铬会毒 害水生生物，并且六价铬还会通过食物链富集，进一步影响人类的健康；六价铬一旦被人体 吸收，会毒害人体的各个器官，如肾脏、肝脏和胃等。此外，六价铬还具有致突变性，高浓度 的六价铬甚至会导致癌症。基于上述原因，世界各国纷纷制订了六价铬的控制标准。美国环保署(EPA)规定 饮用水中六价铬的最大允许浓度为0.05 mg/L。而我国的生活饮用水卫生标准也规定饮用 水中六价铬的含量不能超过0.05 mg/L。目前常用的六价铬的处理方法主要包括化学还原法、吸附法与离子交换法等，这 些方法处理容量大，出水水质好，但是前述的每一种方法都有一定的局限性，如能耗大，反 应速率慢，存在二次污染等。如何经济有效地解决六价铬污染，达到环境安全要求，仍是目 前研究关注的焦点。本发明提出的液相加氢催化还原六价铬的方法，对六价铬还原效率高，速度快，具 有技术可行性，且操作简单。该方法用于六价铬的处理尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单、有效的六价铬还原的方法，能够有效处理水体中， 特别是饮用水中存在的六价铬离子。本发明采用的技术方案如下
一种液相催化处理水体中六价铬的方法，向含有六价铬的水体中加入负载型贵金属二 氧化钛催化剂，调节水体的pH值至1 3，然后向水体中通入氢气进行还原反应。降解(还 原)反应完全后，水中的六价铬完全转化为三价铬，从而达到处理水体中六价铬污染物的目 的。本发明可以直接处理含有六价铬污染物的水体，特别是含有六价铬污染的饮用 水，其中含有六价铬污染物的水体中，六价铬污染物的初始浓度(以金属铬计)为10 200mg/Lo
本发明采用的催化剂为负载型贵金属二氧化钛催化剂，其中贵金属为Pd、Pt或 Rh，优选为Pd或Pt。贵金属的负载量为催化剂质量的1% 5%。负载型贵金属二氧化钛催 化剂的制备方法可采用光沉积法，即先将载体与贵金属盐溶液混合，然后在紫外灯光照条 件下还原。贵金属盐溶液一般为金属的氯化物、硝酸盐或硫酸盐的水溶液。二氧化钛与贵 金属盐溶液混合时，使其中贵金属的质量占催化剂总量的1% 5% ；还原时间为2 5h，优 选3 4h ；还原得到的催化剂存放在干燥器中备用。所述催化剂的使用量，以处理水体的体积计为0. 01 0. 5g/L，优选为0. 05 0.5g/L。降解反应需在pH值为1 3的条件下进行，优选的pH值为1 2。对pH值的调 节可以采用常用的酸或碱，如盐酸、硫酸等无机酸或氢氧化钠、氢氧化钾等无机碱。本发明的降解反应条件简单，通常只需在常温常压下即可进行。当然，也可以适当 地调整反应温度，如在20 40°C范围内，或者适当地调节反应压力，同样可以达到本发明 的目的。本发明采用氢气作为还原剂，向水体中通入氢气以还原水体中的六价铬污染物。 通入氢气的流速可以根据实际需要确定，优选的流速为20 60ml/min。降解反应的时间会随着污染物初始浓度、催化剂的种类及使用量，以及氢气的流 速等条件的不同而有所不同，一般情况下降解效果随着时间的增长而提高，优选采用的时 间为5min 2h。反应前与反应后的六价铬浓度可采用分光光度计进行测定。本发明以负载型贵金属二氧化钛为催化剂，通过加氢催化还原水体中六价铬污染 物。在贵金属负载的二氧化钛催化剂存在的条件下，氢气作为还原剂将六价铬还原为三价 格。本发明为六价铬的降解提供了一条有效的途径，能有效地解决水体中六价铬污染的问 题。本发明提出的液相加氢催化还原六价铬的方法，表现出显著的降解效果，对六价 铬降解效率高，速度快，具有技术可行性，且操作简单，易于实现。本发明方法用于还原水体 中，特别是饮用水中的六价铬具有良好的经济和环境效益。下面结合具体实施方式
对本发明进行详细描述。本发明的范围并不以具体实施方 式为限，而是由权利要求的范围加以限定。
具体实施例方式实施例1
以Pd负载量1%的Pd/Ti02作为催化剂，液相加氢催化还原水中的六价铬。催化剂浓 度为0. 05g/L，水中六价铬污染物的初始浓度为20mg/L，反应pH值为2，氢气流速为40ml/ min，常温常压下反应30MIN，六价铬的降解率达到100%。可见催化加氢还原六价铬是一种有效可行的方法。在本实施例及以下对比例或实 施例中，降解率是指降解去除的六价铬含量与初始水体中六价铬含量之比。实施例2
以Pd负载量1%的Pd/Ti02作为催化剂，液相加氢催化还原水中的六价铬。催化剂浓 度为0. 05g/L，水中六价铬污染物的初始浓度为50mg/L，反应pH值为2，氢气流速为40ml/ min，常温常压下反应50MIN，六价铬的降解率达到100%。
4
当六价铬初始浓度较高时，通过延长反应时间可以达到完全降解。实施例3
以Pd负载量1%的Pd/Ti02作为催化剂，液相加氢催化还原水中的六价铬。催化剂浓度 为0. lg/L，水中六价铬污染物的初始浓度为50mg/L，反应PH值为2，氢气流速为40ml/min， 常温常压下反应30MIN，六价铬的降解率达到100%。可见随催化剂浓度提高，六价铬降解速率提高。实施例4
以Pd负载量1%的Pd/Ti02作为催化剂，液相加氢催化还原水中的六价铬。催化剂浓 度为0. 05g/L，水中六价铬污染物的初始浓度为100mg/L，反应PH值为2，氢气流速为40ml/ min，常温常压下反应70MIN，六价铬的降解率达到100%。实施例5
以Pt负载量1%的PVTiO2作为催化剂，液相加氢催化还原水中的六价铬。催化剂浓 度为0. 05g/L，水中六价铬污染物的初始浓度为200mg/L，反应PH值为1，氢气流速为60ml/ min，常温常压下反应90MIN，六价铬的降解率达到100%。实施例6
以Pd负载量1%的Pd/Ti02作为催化剂，液相加氢催化还原水中的六价铬。催化剂浓 度为0. 05g/L，水中六价铬污染物的初始浓度为100mg/L，反应PH值为3，氢气流速为40ml/ min，常温常压下反应120MIN，六价铬的降解率达到90%。实施例7
以Pd负载量2%的Pd/Ti02作为催化剂，液相加氢催化还原水中的六价铬。催化剂浓 度为0. 05g/L，水中六价铬污染物的初始浓度为100mg/L，反应pH值为2，氢气流速为40ml/ min，常温常压下反应50MIN，六价铬的降解率达到100%。贵金属负载量对六价铬还原过程的影响，通常而言，负载量越高，降解速率越快。对比例1
以Pd负载量1%的Pd/Ti02作为催化剂，液相加氢催化还原水中的六价铬。催化剂浓 度为0. 05g/L，水中六价铬污染物的初始浓度为100mg/L，反应PH值为4，氢气流速为40ml/ min，常温常压下反应，六价铬的降解率在两小时内达到20%。可见pH值对六价铬还原过程有影响，较高pH值不利于六价铬的还原。
权利要求
一种液相催化处理水体中六价铬的方法，其特征在于向含有六价铬的水体中加入负载型贵金属二氧化钛催化剂，并调节水体的pH值至1～3，然后向水体中通入氢气进行还原反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的含有六价铬的水体中，六价铬的初 始浓度为10 200mg/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的负载型贵金属催化剂中，贵金属为 Pd.Pt或Rh，贵金属的负载量为催化剂质量的1% 5%。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于所述的负载型贵金属二氧化钛催化剂 的制备方法为光沉积法。
5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于负载型贵金属二氧化钛催化剂的使用 量为 0. 01 0. 5g/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于调节水体的pH值至1 2。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通入氢气的流速为20 60ml/min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的降解反应的时间为5min 2h。
全文摘要
本发明公开了一种液相催化处理水体中六价铬的方法，向含有六价铬污染物的水体中加入负载型贵金属二氧化钛催化剂，并调节水体的pH值至1～3，然后通入氢气进行降解反应。本发明的液相加氢催化降解六价铬的方法，具有显著的降解效果，对六价铬降解效率高，速度快，具有技术可行性，且操作简单，易于实现。
文档编号C02F1/70GK101891295SQ201010160619
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者万玉秋, 刘凤玲, 刘景亮, 李丽媛, 王家宏, 许昭怡, 邵芸, 郑寿荣, 陈欢 申请人:南京大学