一種利用植物多酚類物質原位合成鐵基材料去除六價鉻及染料污染物的方法技術

本發明專利技術公開了一種利用植物多酚類物質原位合成鐵基材料去除水體中六價鉻和染料污染物的方法。首先將植物組織水提得植物提取液，鐵鹽溶于去離子水中制成鐵鹽溶液；然后將鐵鹽溶液加入含有Cr(VI)和染料的廢水中，混勻后靜置5～30min；再加入植物提取液混勻，靜置反應2～48h。該方法以環境中大量存在的鐵鹽為前驅體，采用植物（如綠茶）提取液作為鐵離子的螯合劑和還原劑，通過將以上原料注入污染場地或污染物處理反應器系統使其原位生成具有穩定還原性的鐵基材料，可以達到對目標污染物的高效降解。該技術通過原位實現修復目的，具有綠色、無污染、活性高、循環性好、高效、經濟、易調控、適用范圍廣等優點，該技術還可用于鉻的回收。

【技術實現步驟摘要】
一種利用植物多酚類物質原位合成鐵基材料去除六價鉻及染料污染物的方法
本專利技術屬于環境污染治理與修復
更具體地，涉及一種利用植物多酚類物質原位合成鐵基材料去除六價鉻及染料污染物的方法。
技術介紹
隨著現代工業的快速發展和人們生活水平的不斷提高，各種化工原料被廣泛應用到生活和生產中，它們在滿足人們需求的同時也存在著環境污染的風險。其中，重金屬和有機染料因其應用最廣泛而突顯出的環境污染問題也尤為嚴峻。重金屬主要包括汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷等毒性顯著的元素。其中，鉻因其質堅硬且良好的腐蝕性及優美的金屬光澤，廣泛應用于鋼鐵冶煉、電鍍、皮革、木材防腐等工業中。由于鉻鹽在生產、使用和處置過程中因缺乏有效的防滲漏措施，往往導致可溶性六價鉻（Cr(VI)）滲漏并最終污染地表水、土壤和地下水。據不完全統計，我國20%以上的受污染土壤/地下水是由于含Cr(VI)廢水的長期堆放且防范措施不力引起的。與鉻鹽相類似地，有機染料廣泛地應用于紡織、纖維合成、皮革、食品等行業。根據2014年中國環境保護部發布的《2013年環境統計年報》，全國紡織業廢水排放量超過21.5億噸。這類廢水因含有大量染料，不僅色度深、難降解，而且具有生物毒性。傳統含鉻廢水的處理技術主要采用化學混凝法，即通過加入無機或有機亞鐵鹽等混凝劑將Cr(VI)還原為Cr(III)，并通過絮凝沉降作用使其從水體中去除。但溶于水中的亞鐵鹽由于容易被氧化，往往降低了Cr(VI)的去除效率；因此，為了提高污染物的去除效率，往往加入大量的藥劑，這就大大提高了修復成本。另外，該技術容易產生大量廢渣，存在二次污染等問題。對于鉻污染土壤，由于土壤特殊的結構和復雜的成分，往往采用異位手段進行修復。如申請號為201210117234.5（公開號為CN102652956A）公開了一種名為“一種鉻污染土壤原位淋洗處理方法”，通過淋洗污染土壤，使含六價鉻的淋洗水進入地下水，再將含六價鉻的地下水抽到地表進行處理，該方法雖然處理效果明顯，但修復成本高、工程量大，不適合大面積使用。目前，工業上普遍采用物理化學法和生物法等去除廢水中的有機染料。常用的物理處理技術包括吸附、絮凝和膜分離等，但該類方法只是將染料等有機物從液相（廢水）轉移到固相（如活性炭），并沒有達到徹底消除有機污染物的目的，而且會帶來大量污泥。生物法雖然處理設備簡單，但存在運行周期長、廢水適應性低、對部分染料處理效果差等缺點。因此，研發高效、經濟、不產生二次污染問題、簡單易實施的鉻和染料等污染物處理技術刻不容緩。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是克服上述現有技術的缺陷和不足，提供一種六價鉻和染料等污染物的修復材料——多酚鐵基材料原位合成方法及其應用。該技術是一種綠色原位合成鐵基材料處理六價鉻和染料的方法，具體是利用天然植物——綠茶等植物提取物中的多酚捕獲、螯合和還原污染體系中的鐵離子，使其原位生成具有穩定還原性的鐵基材料，以實現對目標污染物的高效降解。本專利技術的目的是提供一種利用植物多酚類物質原位合成鐵基材料去除六價鉻及染料污染物的方法。本專利技術上述目的通過以下技術方案實現：第一方面：一種利用植物多酚類物質原位合成鐵基材料去除水體中六價鉻和/或染料污染物的方法，包括如下步驟：S1.將植物組織水提得植物提取液；S2.將鐵鹽溶于去離子水中制成鐵鹽溶液；S3.將鐵鹽溶液加入含有Cr(VI)和/或染料的廢水中，混勻后靜置5～30min；S4.將植物提取液加入到步驟S3處理后的溶液中混勻，靜置反應2～48h。其中，所述植物組織為含有多酚類物質的植物組織。更優選地，所述植物組織為茶葉、桉樹葉、留蘭香葉、咖啡、葡萄或檸檬等。優選地，當所述植物組織為葡萄或檸檬時，可不必水提，榨汁即可，得到葡萄汁和檸檬汁即可使用。優選地，步驟S1所述水提的方法為：將植物組織破碎（破碎時間優選為1～10min）成粉末后，加入去離子水中，80℃煮15～60分鐘，冷卻至室溫，過濾（如濾紙）去渣，獲得植物提取液；其中，所述植物組織與去離子水的用量比以質量體積比計為10～100g/L。另外，優選地，步驟S2所述鐵鹽為亞鐵鹽或三價鐵鹽；如FeCl3?6H2O、FeSO4?7H2O、Fe2(SO4)3等。優選地，步驟S2所述鐵鹽溶液的濃度為4～20g/L。優選地，步驟S3所述混勻的條件為0～80℃條件下混勻。優選地，步驟S3或S4所述的混勻為震蕩混勻，具體方式如手動震蕩混勻。優選地，步驟S3所述鐵鹽溶液的使用量按照Fe與廢水中污染物的摩爾比計為1：1～150。優選地，步驟S3所述鐵鹽溶液和S4所述植物提取液的用量比，以鐵鹽和植物組織原料的質量比計為1：1～100。更優選地，步驟S3所述鐵鹽溶液和S4所述植物提取液的用量比，以鐵鹽和植物組織原料的質量比計為1：5～77。更優選地，步驟S3所述鐵鹽溶液和S4所述植物提取液的用量比，以鐵鹽和植物組織原料的質量比計為1：9～70。最優選地，步驟S3所述鐵鹽溶液和S4所述植物提取液的用量比，以鐵鹽和植物組織原料的質量比計為1：10～50。具體當植物組織的種類不同時，由于其中多酚類物質的含量不同，鐵鹽和植物組織原料的質量比根據實際情況相應的做出調整。根據實驗結果顯示，鐵鹽和植物組織的質量比為1：1～100時，均有較好的Cr(VI)去除效果；當鐵鹽和植物組織的質量比為1：5～77時，Cr(VI)的去除率效果均可達到50%以上；而當鐵鹽和植物組織的質量比為1：9～70時，Cr(VI)的去除率效果均可達到80%以上；當鐵鹽和植物組織的質量比為1：10～50時，Cr(VI)的去除率效果均可達到90%以上。優選地，在利用上述方法處理廢水時，控制反應體系的pH值為1～5。更優選地，控制反應體系的pH值為1～3。根據實驗結果顯示，當反應體系的pH值為1～5時，Cr(VI)的去除率均可達到50%以上，當pH值為1～3時，Cr(VI)的去除率均可達到90%以上。另外，在利用上述方法處理廢水時，當水體中的污染物為染料時，優選地，反應體系的溶解氧要控制在0.2mg/L以下，染料的降解去除效果更顯著。第二方面：一種原位再活化鐵基材料去除水體中六價鉻和/或染料污染物的方法，是根據上述方法處理水體，在待污染物降解完成后，可以向水體中再次引入含有Cr(VI)和/或染料的廢水，混勻（手動震蕩均勻），再次加入植物提取液，混勻（手動震蕩均勻），靜置反應3～48h。據此，通過調控或重復加入植物提取液可以實現材料的再次活化，有效降低成本。其中，優選地，再次引入含有Cr(VI)和/或染料的廢水的量以廢水中污染物和水體中Fe的摩爾比計為1：0.5～100。優選地，再次加入植物提取液的量以水體中Fe和植物組織原料的質量比計為1：1.5～100。第三方面：一種利用植物多酚類物質原位合成鐵基材料去除土壤中六價鉻及染料污染物的方法，包括如下步驟：S1.將植物組織水提得植物提取液，將鐵鹽溶于去離子水中制成鐵鹽溶液；S2.將植物提取液和鐵鹽溶液輸送入土壤中，靜置修復10～72h；S3.重復步驟S2循環修復數次。其中，步驟S1中植物提取液和鐵鹽溶液的制備同上。優選地，步驟S2中鐵鹽溶液的使用量按照土壤中污染物與Fe的摩爾比計為1：1～60。優選地，步驟S2中植物提取液和鐵鹽溶液的用量比，以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用植物多酚類物質原位合成鐵基材料去除水體中六價鉻和/或染料污染物的方法，其特征在于，包括如下步驟：S1.將植物組織水提得植物提取液；S2.將鐵鹽溶于去離子水中制成鐵鹽溶液；S3.將鐵鹽溶液加入含有Cr(VI)和/或染料的廢水中，混勻后靜置5～30min；S4.將植物提取液加入到步驟S3處理后的溶液中混勻，靜置反應2～48h。

【技術特征摘要】
1.一種利用植物多酚類物質原位合成鐵基材料去除水體中六價鉻和/或染料污染物的方法，其特征在于，包括如下步驟：S1.將植物組織水提得植物提取液；S2.將鐵鹽溶于去離子水中制成鐵鹽溶液；S3.將鐵鹽溶液加入含有Cr(VI)和/或染料的廢水中，混勻后靜置5～30min；S4.將植物提取液加入到步驟S3處理后的溶液中混勻，靜置反應2～48h。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物組織為含有多酚類物質的植物組織。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3所述混勻的條件為0～80℃條件下混勻。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3所述鐵鹽溶液的使用量按照Fe與廢水中污染物的摩爾比計為1：1～150；步驟S3所述鐵鹽溶液和S4所述植物提取液的用量比，以鐵鹽和植物組織原料的質量比計為1：1～100。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當水體中的污染物為染料時，反應體系的溶解氧要控制在0.2mg/L以下。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，控制反應體系的pH為1～5。7.一種原...

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪善全，王玉，仇榮亮，
申請(專利權)人：中山大學，
類型：發明
國別省市：廣東,44