本發明專利技術公開了一種利用小分子雙酮?紫外光還原處理六價鉻的方法，即向含有六價鉻的水中投加終濃度為0.1?1?mM的小分子雙酮，調整溶液pH為3?6，然后置于紫外光源下輻照，即可將水中的六價鉻還原為三價鉻。本發明專利技術建立的UV/小分子雙酮體系，可迅速地將水中的六價鉻還原為毒性低、更易通過物理法去除的三價鉻；其反應符合零級動力學，去除六價鉻的速率是UV/TiO2法的數十倍；該方法為均相反應，操作簡便，且相比于UV/TiO2等方法，適用溶液pH范圍更寬，受溶液中共存離子的影響較小，可廣泛應用于含六價鉻工業廢水的處理。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水處理領域，特別是一種利用小分子雙酮-紫外光還原處理六價鉻的方法。
技術介紹
鉻是一種重要的金屬元素，具有質硬、耐磨、耐高溫、抗腐蝕等特性，在冶金、化工、礦物工程、電鍍、制鉻、顏料、制藥、輕工紡織、鉻鹽及鉻化物的生產中具有廣泛應用。在鉻的生產、使用過程中會產生大量含鉻廢水，危害環境安全。水中的鉻主要以六價(Cr(VI))和三價(Cr(III))形式存在，其中六價鉻的毒性很大，是三價鉻的數十至數百倍，皮膚接觸可能造成遺傳性基因缺陷，吸入可能致癌，對環境有持久危險性。鑒于六價鉻的危害，美國環境保護局（EPA）將六價鉻定為17種高度危險毒物之一，我國工業廢水排放標準中也將六價鉻列為第一類污染物，是國家重點控制的五大重金屬污染物之一。根據我國污水綜合排放標準GB8978-1996，對于產生鉻廢水的工業，要求工廠排放污水中的六價鉻含量不得高于0.5mg/L。六價鉻的污染源復雜，遷移過程中形態變化多樣，多以CrO42-、Cr2O72-形式存在，缺乏有效的防治技術，而Cr(III)能夠通過堿沉淀等簡易方式去除。因此，將Cr(VI)還原為毒性低、更容易去除的Cr(III)，對于水中Cr(VI)的最終去除具有重要意義。光化學技術在處理水中污染物方面具有較好的效果。利用光化學還原六價鉻為三價鉻的技術主要有UV/TiO2等，其原理在于光催化TiO2產生還原性的電子將六價鉻還原為三價鉻，然后調節pH到中堿性，將鉻通過沉淀去除。但由于TiO2為非均相催化劑，后期分離回收操作造成了工藝運行的不便。此外，有報道使用亞硫酸鹽(Na2SO3)在紫外光下產生水合電子，將六價鉻還原為三價鉻。但亞硫酸鹽體系的穩定運行對反應條件要求苛刻：需曝氮氣除氧，且水合電子產生情況受水溶液的pH影響較大，適用范圍窄。專利號為ZL201110419706.8的中國專利公開了一種基于UV/乙酰丙酮(2，4-戊二酮，AA)處理染料廢水的方法，專利號為ZL201210141846.8的中國專利則公開了一種利用兩種小分子雙酮（2,3-丁二酮，BD，或2,5-己二酮，HD）作為光活性劑處理染料廢水的方法。由此可見，小分子雙酮，包括AA、BD、HD具有光化學活性，能夠高效脫色染料廢水。進一步的研究發現，AA高效脫色染料的原理在于光致形成染料-AA激基復合物，可直接發生電子和能量轉移。但是六價鉻的結構和化學性質與染料類有機物截然不同，其能否與小分子雙酮形成光激復合物并發生光致電子轉移尚未可知。目前，未見有利用UV/小分子雙酮法(UV/diketone)還原處理水中Cr(VI)的方法報道。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提供了一種利用小分子雙酮光還原處理水中六價鉻的方法，能夠快速、高效地將水中的六價鉻還原為三價鉻，便于后期沉淀處理，本專利技術是這樣實現的：一種利用小分子雙酮-紫外光還原處理六價鉻的方法，其具體步驟如下：(A)向含有六價鉻的水體中加入小分子雙酮至終濃度為0.1-1mM；(B)將步驟(A)水體置于紫外光源下，以0.6-5mW/cm2的光強度輻照60min，即可將水體中的六價鉻還原為三價鉻;所述紫外光源為中壓汞燈或低壓汞燈。進一步，本專利技術利用小分子雙酮-紫外光還原處理六價鉻的方法中，所述小分子雙酮為乙酰丙酮、2，3-丁二酮或2，5-己二酮中的一種。進一步，本專利技術利用小分子雙酮-紫外光還原處理六價鉻的方法中，步驟（A）水體中六價鉻的濃度為1-20mg/L。本專利技術的有益效果在于，利用本專利技術建立的小分子雙酮-紫外光（UV/diketone）體系，可迅速將水中的六價鉻還原為更易去除的三價鉻，以便進一步物理法沉淀去除。該光還原方法的速率是UV/TiO2體系的數十倍，是UV/SO32-體系的數倍；此外，本專利技術的UV/diketone體系為均相反應，操作簡單，適用溶液pH范圍廣，可廣泛應用于含Cr(VI)的工業廢水的還原處理，具有較高的工業應用前景。附圖說明圖1為實施例UV/diketone還原處理中Cr(VI)濃度變化示意圖。圖2為實施例UV/AA還原處理中不同初始濃度對Cr(VI)濃度影響示意圖。圖3為實施例UV/AA還原處理中不同初始pH對Cr(VI)濃度影響示意圖。圖4為UV/AA還原處理中溶液pH隨光照時間的變化示意圖。圖5為實施例UV/AA還原處理中不同陰離子對Cr(VI)濃度影響示意圖。圖6為實施例UV/AA還原處理中不同陽離子對Cr(VI)濃度影響示意圖。圖7為實施例UV/AA還原處理中低壓汞燈對Cr(VI)濃度變化示意圖。具體實施方式實施例中涉及試劑配置方法/來源：Cr(VI)儲備液：稱取2.83g的重鉻酸鉀至1L的超純水中，配制為1g/L的Cr(VI)儲備液。小分子雙酮AA（2，4-戊二酮）、BD（2，3-丁二酮）、HD（2，5-己二酮）均購置于南京化學試劑廠。實施例1UV/diketone對Cr(VI)還原效果實驗將Cr(VI)儲備液加入若干25mL比色管中，然后分別加入小分子雙酮AA、BD、HD、Na2SO3和TiO2，將Cr(VI)終濃度（單位以K2CrO7中Cr(VI)計））稀釋為為20mg/L，并且比色管中小分子雙酮AA、BD、HD，及還原劑Na2SO3的終濃度均為1.0mM，TiO2的終濃度為1g/L，然后倒入光反應裝置的25mL的反應管中。本實施案例所采用進行光化學裝置同專利CN102491450B說明書附圖1、2所示，儀器操作步驟與該專利實施例1相同。本實施例使用300W中壓汞燈，反應液處光強為5mW/cm2，光輻照反應60min，每隔10min取樣一次檢測Cr(VI)濃度，檢測結果如圖1所示。由圖1可知，同等條件下，不同光化學過程對20mg/L六價鉻的還原效果大小順序為：UV/AA>UV/BD>UV/HD>UV/Na2SO3>UV/TiO2>UV。UV/AA可在60min將20mg/L的Cr(VI)還原92%，UV/TiO2只能還原15%，且UV/diketone對Cr(VI)的還原速率是UV/TiO2的5-12倍。由此可見，UV/diketone是一種高效的光還原Cr(VI)為三價鉻的一種光化學方法。實施例2不同初始濃度Cr(VI)對UV/AA還原處理效果影響試驗本實施例光照裝置和光照條件同實施案例1，但比色管中所添加六價鉻濃度為12-18mg/L，AA濃度為0.1mM，反應結果如圖2所示。由圖2光還原效果可見，A本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用小分子雙酮?紫外光還原處理六價鉻的方法，其特征在于，具體步驟如下：向含有六價鉻的水體中加入小分子雙酮至終濃度為0.1?1mM；將步驟A）水體置于紫外光源下，以0.6?5?mW/cm2的光強度輻照20?60?min，即可將水體中的六價鉻還原為三價鉻。
【技術特征摘要】
2015.12.18 CN 20151094957901.一種利用小分子雙酮-紫外光還原處理六價鉻的方法，其特征在于，具體步驟如下：
向含有六價鉻的水體中加入小分子雙酮至終濃度為0.1-1mM；
將步驟A）水體置于紫外光源下，以0.6-5mW/cm2的光強度輻照20-60min，即可將水...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張淑娟，吳兵黨，吳愜，張國洋，楊明輝，宋孝杰，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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