專利名稱：一種液相催化處理水體中六價鉻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于飲用水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及水體中重金屬離子的去除方法，特別是涉 及一種液相催化處理水體中六價鉻的方法。
背景技術(shù)：
鉻是一種天然水體中普遍存在的重金屬，主要的存在形態(tài)有六價鉻和三價鉻。其 中，六價鉻的毒性比三價鉻大100倍。研究表明六價鉻有致癌作用，是美國環(huán)保署(EPA)確 認(rèn)的129種危險污染物之一。鉻的來源主要分為兩部分，人為鉻污染主要來源于制革、電鍍 和紡織等行業(yè)中所排放的工業(yè)廢水，而自然界中的鉻主要來源于表土和巖石逐步釋放到水 中的鉻。六價鉻對各種生物的生長均有一定影響。微量六價鉻能刺激植物的生長，而過量 的六價鉻則會抑制植物的生長；鉻對水生生物的生長也有一定影響，高濃度的六價鉻會毒 害水生生物，并且六價鉻還會通過食物鏈富集，進一步影響人類的健康；六價鉻一旦被人體 吸收，會毒害人體的各個器官，如腎臟、肝臟和胃等。此外，六價鉻還具有致突變性，高濃度 的六價鉻甚至?xí)?dǎo)致癌癥?；谏鲜鲈?，世界各國紛紛制訂了六價鉻的控制標(biāo)準(zhǔn)。美國環(huán)保署(EPA)規(guī)定 飲用水中六價鉻的最大允許濃度為0.05 mg/L。而我國的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定飲用 水中六價鉻的含量不能超過0.05 mg/L。目前常用的六價鉻的處理方法主要包括化學(xué)還原法、吸附法與離子交換法等，這 些方法處理容量大，出水水質(zhì)好，但是前述的每一種方法都有一定的局限性，如能耗大，反 應(yīng)速率慢，存在二次污染等。如何經(jīng)濟有效地解決六價鉻污染，達到環(huán)境安全要求，仍是目 前研究關(guān)注的焦點。本發(fā)明提出的液相加氫催化還原六價鉻的方法，對六價鉻還原效率高，速度快，具 有技術(shù)可行性，且操作簡單。該方法用于六價鉻的處理尚未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡單、有效的六價鉻還原的方法，能夠有效處理水體中， 特別是飲用水中存在的六價鉻離子。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種液相催化處理水體中六價鉻的方法，向含有六價鉻的水體中加入負(fù)載型貴金屬二 氧化鈦催化劑，調(diào)節(jié)水體的pH值至1 3，然后向水體中通入氫氣進行還原反應(yīng)。降解(還 原)反應(yīng)完全后，水中的六價鉻完全轉(zhuǎn)化為三價鉻，從而達到處理水體中六價鉻污染物的目 的。本發(fā)明可以直接處理含有六價鉻污染物的水體，特別是含有六價鉻污染的飲用 水，其中含有六價鉻污染物的水體中，六價鉻污染物的初始濃度(以金屬鉻計)為10 200mg/Lo
本發(fā)明采用的催化劑為負(fù)載型貴金屬二氧化鈦催化劑，其中貴金屬為Pd、Pt或 Rh，優(yōu)選為Pd或Pt。貴金屬的負(fù)載量為催化劑質(zhì)量的1% 5%。負(fù)載型貴金屬二氧化鈦催 化劑的制備方法可采用光沉積法，即先將載體與貴金屬鹽溶液混合，然后在紫外燈光照條 件下還原。貴金屬鹽溶液一般為金屬的氯化物、硝酸鹽或硫酸鹽的水溶液。二氧化鈦與貴 金屬鹽溶液混合時，使其中貴金屬的質(zhì)量占催化劑總量的1% 5% ；還原時間為2 5h，優(yōu) 選3 4h ；還原得到的催化劑存放在干燥器中備用。所述催化劑的使用量，以處理水體的體積計為0. 01 0. 5g/L，優(yōu)選為0. 05 0.5g/L。降解反應(yīng)需在pH值為1 3的條件下進行，優(yōu)選的pH值為1 2。對pH值的調(diào) 節(jié)可以采用常用的酸或堿，如鹽酸、硫酸等無機酸或氫氧化鈉、氫氧化鉀等無機堿。本發(fā)明的降解反應(yīng)條件簡單，通常只需在常溫常壓下即可進行。當(dāng)然，也可以適當(dāng) 地調(diào)整反應(yīng)溫度，如在20 40°C范圍內(nèi)，或者適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)反應(yīng)壓力，同樣可以達到本發(fā)明 的目的。本發(fā)明采用氫氣作為還原劑，向水體中通入氫氣以還原水體中的六價鉻污染物。 通入氫氣的流速可以根據(jù)實際需要確定，優(yōu)選的流速為20 60ml/min。降解反應(yīng)的時間會隨著污染物初始濃度、催化劑的種類及使用量，以及氫氣的流 速等條件的不同而有所不同，一般情況下降解效果隨著時間的增長而提高，優(yōu)選采用的時 間為5min 2h。反應(yīng)前與反應(yīng)后的六價鉻濃度可采用分光光度計進行測定。本發(fā)明以負(fù)載型貴金屬二氧化鈦為催化劑，通過加氫催化還原水體中六價鉻污染 物。在貴金屬負(fù)載的二氧化鈦催化劑存在的條件下，氫氣作為還原劑將六價鉻還原為三價 格。本發(fā)明為六價鉻的降解提供了一條有效的途徑，能有效地解決水體中六價鉻污染的問 題。本發(fā)明提出的液相加氫催化還原六價鉻的方法，表現(xiàn)出顯著的降解效果，對六價 鉻降解效率高，速度快，具有技術(shù)可行性，且操作簡單，易于實現(xiàn)。本發(fā)明方法用于還原水體 中，特別是飲用水中的六價鉻具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。本發(fā)明的范圍并不以具體實施方 式為限，而是由權(quán)利要求的范圍加以限定。
具體實施例方式實施例1
以Pd負(fù)載量1%的Pd/Ti02作為催化劑，液相加氫催化還原水中的六價鉻。催化劑濃 度為0. 05g/L，水中六價鉻污染物的初始濃度為20mg/L，反應(yīng)pH值為2，氫氣流速為40ml/ min，常溫常壓下反應(yīng)30MIN，六價鉻的降解率達到100%。可見催化加氫還原六價鉻是一種有效可行的方法。在本實施例及以下對比例或?qū)?施例中，降解率是指降解去除的六價鉻含量與初始水體中六價鉻含量之比。實施例2
以Pd負(fù)載量1%的Pd/Ti02作為催化劑，液相加氫催化還原水中的六價鉻。催化劑濃 度為0. 05g/L，水中六價鉻污染物的初始濃度為50mg/L，反應(yīng)pH值為2，氫氣流速為40ml/ min，常溫常壓下反應(yīng)50MIN，六價鉻的降解率達到100%。
4
當(dāng)六價鉻初始濃度較高時，通過延長反應(yīng)時間可以達到完全降解。實施例3
以Pd負(fù)載量1%的Pd/Ti02作為催化劑，液相加氫催化還原水中的六價鉻。催化劑濃度 為0. lg/L，水中六價鉻污染物的初始濃度為50mg/L，反應(yīng)PH值為2，氫氣流速為40ml/min， 常溫常壓下反應(yīng)30MIN，六價鉻的降解率達到100%?？梢婋S催化劑濃度提高，六價鉻降解速率提高。實施例4
以Pd負(fù)載量1%的Pd/Ti02作為催化劑，液相加氫催化還原水中的六價鉻。催化劑濃 度為0. 05g/L，水中六價鉻污染物的初始濃度為100mg/L，反應(yīng)PH值為2，氫氣流速為40ml/ min，常溫常壓下反應(yīng)70MIN，六價鉻的降解率達到100%。實施例5
以Pt負(fù)載量1%的PVTiO2作為催化劑，液相加氫催化還原水中的六價鉻。催化劑濃 度為0. 05g/L，水中六價鉻污染物的初始濃度為200mg/L，反應(yīng)PH值為1，氫氣流速為60ml/ min，常溫常壓下反應(yīng)90MIN，六價鉻的降解率達到100%。實施例6
以Pd負(fù)載量1%的Pd/Ti02作為催化劑，液相加氫催化還原水中的六價鉻。催化劑濃 度為0. 05g/L，水中六價鉻污染物的初始濃度為100mg/L，反應(yīng)PH值為3，氫氣流速為40ml/ min，常溫常壓下反應(yīng)120MIN，六價鉻的降解率達到90%。實施例7
以Pd負(fù)載量2%的Pd/Ti02作為催化劑，液相加氫催化還原水中的六價鉻。催化劑濃 度為0. 05g/L，水中六價鉻污染物的初始濃度為100mg/L，反應(yīng)pH值為2，氫氣流速為40ml/ min，常溫常壓下反應(yīng)50MIN，六價鉻的降解率達到100%。貴金屬負(fù)載量對六價鉻還原過程的影響，通常而言，負(fù)載量越高，降解速率越快。對比例1
以Pd負(fù)載量1%的Pd/Ti02作為催化劑，液相加氫催化還原水中的六價鉻。催化劑濃 度為0. 05g/L，水中六價鉻污染物的初始濃度為100mg/L，反應(yīng)PH值為4，氫氣流速為40ml/ min，常溫常壓下反應(yīng)，六價鉻的降解率在兩小時內(nèi)達到20%?？梢妏H值對六價鉻還原過程有影響，較高pH值不利于六價鉻的還原。
權(quán)利要求
一種液相催化處理水體中六價鉻的方法，其特征在于向含有六價鉻的水體中加入負(fù)載型貴金屬二氧化鈦催化劑，并調(diào)節(jié)水體的pH值至1～3，然后向水體中通入氫氣進行還原反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的含有六價鉻的水體中，六價鉻的初 始濃度為10 200mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的負(fù)載型貴金屬催化劑中，貴金屬為 Pd.Pt或Rh，貴金屬的負(fù)載量為催化劑質(zhì)量的1% 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于所述的負(fù)載型貴金屬二氧化鈦催化劑 的制備方法為光沉積法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于負(fù)載型貴金屬二氧化鈦催化劑的使用 量為 0. 01 0. 5g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)水體的pH值至1 2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通入氫氣的流速為20 60ml/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的降解反應(yīng)的時間為5min 2h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液相催化處理水體中六價鉻的方法，向含有六價鉻污染物的水體中加入負(fù)載型貴金屬二氧化鈦催化劑，并調(diào)節(jié)水體的pH值至1～3，然后通入氫氣進行降解反應(yīng)。本發(fā)明的液相加氫催化降解六價鉻的方法，具有顯著的降解效果，對六價鉻降解效率高，速度快，具有技術(shù)可行性，且操作簡單，易于實現(xiàn)。
文檔編號C02F1/70GK101891295SQ201010160619
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者萬玉秋, 劉鳳玲, 劉景亮, 李麗媛, 王家宏, 許昭怡, 邵蕓, 鄭壽榮, 陳歡 申請人:南京大學(xué)