去除水体中重金属铬的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种去除水体中重金属铬的方法。
【背景技术】
[0002]铬污染是最常见的水体污染，主要来自于电镀、制革、制药、印染等铬盐生产工艺排放废水与铬渣，主要以Cr(III)和Cr(VI)两种价态进入环境，而Cr (VI)具有强毒性，易被人体吸收蓄积，可致癌、致畸、致突。据资料介绍，制革工业通常处理It原皮，要排出410mg/L的含铬废水50?60t。炼油厂、化工厂所用的循环冷却水中有较高铬含量，镀铬厂废水中更甚，在换电镀液时排放出大量含铬废水。2011年我国云南曲靖铬渣污染事件，2012年阜新蒙古族自治县地下水水样数据显示六价铬最高超标30.46倍，铬污染严重影响了生态环境。尽管许多省市企业对铬渣进行了解毒处理，但极少在堆存场地设置解毒前的各种防护措施。铬对水体的污染不仅在我国而且在全世界各国都已相当严重，世界各国普遍把铬污染列为水体重点防治对象。
[0003]纳米零价铁(nZVI)由于具有粒径小、比表面积大、强还原性、反应活性高等特点，在污染物去除方面得到越来越广泛的关注与应用。国内外许多学者对用nZVI还原去除重金属污染物进行了大量研宄，结果表明，nZVI还原重金属污染物(如Cr(VI))不仅去除率高，而且工艺简单，操作费用低，实用性强。然而，由于nZVI强还原性，在和重金属污染物发生反应过程中，生成的氧化物或氢氧化物产物在nZVI表面沉淀形成钝化膜，阻碍了 nZVI进一步与污染物接触反应，从而降低了 nZVI的污染物去除能力。因而，如何有效采取措施防止氧化还原产物在nZVI表面上的沉淀，提高nZVI的污染物去除能力，是本领域急需解决的冋题。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、反应时间短、环境友好的去除水体中重金属铬的方法，该方法通过利用nZVI还原Cr(VI)为低毒的Cr (III)，通过加入环境友好型螯合剂乙二胺二琥珀酸(EDDS)与反应中生成的Fe (III) /Cr(III)络合，阻止Fe (III)/Cr (III)在nZVI表面上的共沉淀，从而提高nZVI去除Cr (VI)的能力。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
提供了一种去除水体中重金属铬的方法，包括以下步骤:将纳米零价铁、乙二胺二琥珀酸添加到含铬水体中进行恒温振荡处理，完成对含铬水体的处理。
[0006]进一步的，前述乙二胺二琥珀酸按照I mM?5 mM添加到前述含铬水体中。
[0007]进一步的，前述纳米零价铁按照0.1 g/L?I g/L添加到前述含络水体中。
[0008]进一步的，前述纳米零价铁的制备方法包括以下步骤:将NaBH4溶液以0.05 mL/s?0.07mL/s的速度逐滴加入到FeSO4溶液中反应，得到纳米零价铁。
[0009]进一步的，前述NaBH4溶液与前述FeSO 4溶液的体积比为1: 3?I。
[0010]进一步的，前述NaBH4溶液的浓度为0.072 mo I/L?0.144 mol/L，前述FeSO 4溶液的浓度为 0.036 mol/L ?0.216 mol/L。
[0011]进一步的，前述含铬水体中铬离子的浓度为0.05 mg/L?50 mg/L。
[0012]进一步的，前述含铬水体的pH值为5?9。
[0013]进一步的，前述恒温振荡处理的温度为20 °C?30 °C，转速为140 rpm?205rpm，时间为 10 min ?60 min。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1、本发明提供了一种利用乙二胺二琥珀酸(EDDS)络合强化纳米零价铁(nZVI)还原去除水中Cr(VI)的方法，通过加入螯合剂EDDS解决了利用nZVI还原Cr(VI)过程中在nZVI表面产生的Fe (III)/Cr (III)共沉淀钝化层抑制进一步还原反应的问题。本发明在利用nZVI去除水中Cr(VI)的过程中，加入的EDDS与反应中生成的Fe (III)/Cr (III)络合形成Fe (III)/Cr (III)-EDDS络合物，抑制了 Fe (III)/Cr (III)在nZVI表面上的共沉淀，从而促进nZVI与Cr(VI)进一步接触发生还原反应，提高了 nZVI使用效率，使nZVI对Cr (VI)去除能力明显提高。相对比单纯使用nZVI，本发明中通过加入EDDS使nZVI对Cr (VI)的去除率提高20%?40%。
[0015]2、本发明中通过添加螯合剂EDDS，扩大了 nZVI的适用范围，在水体常见pH值为5?9的范围内，对污染物具有很好的还原去除效果，其原因是加入的EDDS与反应中生成的 Fe (III)/Cr (III)络合形成 Fe (III)/Cr (III)-EDDS 络合物，抑制了 Fe (III)/Cr (III)在nZVI表面上的共沉淀，促进了 nZVI的腐蚀反应。在偏酸性和中性条件下，通过加入EDDS可完全还原去除溶液中的Cr (VI)，而不加EDDS的去除率仅为56% ;在碱性条件下也取得了较好的去除效果，当pH值为9时EDDS的加入对水体中Cr (VI)的去除率从45%提高到66.4%。本发明通过添加螯合剂EDDS确保了 nZVI处理技术在偏酸性和中性条件下对水体中Cr (VI)的高效去除，同时将nZVI处理技术的适用范围延伸到了碱性条件下，解决了现有nZVI处理技术在偏碱性条件下去除率不高的问题。
[0016]3、本发明去除水体中重金属铬的方法具有工艺简单、反应时间短等优点。
[0017]4、本发明方法中采用的EDDS是一种环境友好型螯合剂，具有低生物毒性，易在环境中降解的优点。而目前常用的螯合剂如EDTA，SDS等均具有生物毒性，不易在环境中降解，从而存在环境危害风险。
【附图说明】
[0018]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0019]图1为本发明实施例1中pH值为5.6时不同初始浓度的EDDS对nZVI去除Cr (VI)效率的影响曲线图。
[0020]图2为本发明实施例2中pH值为7.0时不同初始浓度的EDDS对nZVI去除Cr (VI)效率的影响曲线图。
[0021]图3为本发明实施例3中pH值为9.0时不同浓度EDDS溶液对nZVI去除Cr (VI)效率的影响曲线图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0023]以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
[0024]实施例1
一种本发明的去除水体中重金属铬的方法，包括以下步骤:
(I)制备纳米零价铁(nZVI)，具体步骤为:
1.1、称取2.71Xl(T2g NaBH4溶于10 mL去离子水中，配制成浓度为0.072 mol/L的NaBH4溶液。
[0025]1.2、取FeSO4.7Η20溶于10 mL去离子水中配制成浓度为0.036 mol/L的FeSO4S液。
[0026]1.3、室温常压电动搅拌下，将1mL步骤1.1中配制的NaBH4溶液以0.05 mL/s的速度逐滴加入到盛有步骤1.2中配制的1mL FeSO4溶液的三口烧瓶中，滴加过程中FeSO4溶液逐渐变为黑色，滴加完毕后继续搅拌30 min,同时进行超声处理，使其充分反应，得到纳米零价铁。
[0027](2)向pH值为5.6、Cr (VI)浓度为10 mg/L的含铬水体中加入nZVI和乙二胺二琥珀酸(EDDS)，混合均匀，得到反应溶液，其中反应溶液中EDDS的初始浓度分别为2 mM、3mM、4 mM，nZVI的初始浓度为0.1 g/L。
[0028]在上述步