CN106809908A - 一种气体辅助下降解重金属离子的方法 - Google Patents

一种气体辅助下降解重金属离子的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及重金属处理领域，具体涉及一种在气体辅助情况下，利用金属氢氧化物吸附剂快速去除重金属离子同时达到高吸附率的方法。所述方法包括如下步骤：第一步，取金属氢氧化物，所述金属选自碱土金属和第VIII族金属；第二步，将所述金属氢氧化物溶于超纯水中，超声至完全溶解，得到金属氢氧化物水溶液；第三步，在振荡器中将金属氢氧化物水溶液与含重金属离子的溶液混合，同时通入CO2气体。该方法利用金属氢氧化物的吸附性能特别是纳米吸附剂高的比表面积和活性位点，在二氧化碳存在的条件下进行对重金属离子的去除，可以达到快速、高效的降解效果。

Description

一种气体辅助下降解重金属离子的方法
技术领域
本发明涉及重金属处理领域，具体涉及一种在气体辅助情况下，利用金属氢氧化物吸附剂快速去除重金属离子同时达到高吸附率的方法。
背景技术
近年来，随着社会经济的快速发展，工农业废弃物越来越多，大部分工业废水直接排放到水中，造成水里重金属严重超标，导致了严重的环境问题。重金属既可以直接进入水体、土壤和大气，造成对多种环境要素的直接污染，也可以在水体、土壤和大气中相互转移，造成对各类环境要素的间接污染。同时重金属难以降解，它们常常参与食物链循环而且容易在生物体内慢慢积累，危害人体健康。因此，去除废水中的重金属离子成为目前研究领域中的突出问题。
目前有许多重金属去除方法，如化学沉积法、膜分离法、生物修复法、吸附法和离子交换法等，其中吸附法由于治理过程便捷、效果显著、设备简单、环保等特点而在实际生产生活中得到广泛的应用。吸附剂的开发以及吸附方法的设置是吸附法成功应用的关键技术。吸附剂需要具备吸附效果好、吸附选择性好、吸附速率快、容易再生和重复利用、机械强度高、化学性质稳定、材料来源广和价格低廉等条件。近年来，国内外报道的吸附剂主要包括矿物吸附剂、天然吸附剂、传统碳材料吸附剂、以及新型碳材料吸附剂等。但现有的吸附剂和吸附方法还存在吸附条件要求苛刻、步骤繁琐以及重金属吸附效率较低的问题。另一方面，目前由于化石燃料大量使用，导致二氧化碳大量排放，从而导致温室效应越来越严重，所以二氧化碳的消耗和处理也成为当今世界一大难题。通常来说，二氧化碳的处理有溶剂吸收法、吸附法、膜分离法等，这些都可以进行二氧化碳的处理。但是，现有技术还未能找到一种简单、方便的方法可以同时实现二氧化碳的气体消耗和重金属的快速降解。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种在二氧化碳气体辅助的条件下，利用金属氢氧化物吸附剂快速降解重金属的方法。所述方法包括如下步骤：
第一步，取金属氢氧化物，所述金属选自碱土金属和第VIII族金属；
第二步，将所述金属氢氧化物溶于超纯水中，超声至完全溶解，得到金属氢氧化物水溶液；
第三步，在振荡器中将金属氢氧化物水溶液与含重金属离子的溶液混合，同时通入CO2气体。
进一步的，第一步中，所述金属选自镁、钙、钡、铁、钴、镍，优选镁、钴、镍；所述金属氢氧化物吸附剂为商购或自行制备，优选为制备的片层状纳米金属氢氧化物，更优选所述片层为超薄片层，所述片层状纳米金属氢氧化物的大小为长度100～800nm，片层厚度为2～50nm，优选10nm以下的片层结构，其中片层状纳米金属氢氧化物的制备步骤如下：
(1).取1-5mM金属盐，并加入1000-3500ml超纯水后密封，通入N2后持续搅拌，得到金属盐溶液，搅拌时间优选10-60min，其中金属盐选自金属的硝酸盐、盐酸盐或氯化金属盐；
(2).取1.5-6mM氨基乙醇，并加入1500-5000ml超纯水后密封，通入N2后持续搅拌，得到氨基乙醇溶液，搅拌时间优选10-60min；
(3).将上述氨基乙醇溶液全部倒入所述金属盐溶液中，在搅拌的情况下继续通入N2，优选通入N2时间2-10h，然后持续搅拌，优选搅拌时间24-36h，得到反应后的溶液；
(4).将步骤(3)中所述反应后的溶液离心分离，将得到的沉淀用超纯水水洗，优选2-5次，然后进行冷冻干燥，得到片层状纳米金属氢氧化物粉末。
进一步的，第二步中，所述粉末的溶解温度为20-50℃，超声频率为≥20KHz；
进一步的，第三步中，所述振荡器为摇床振荡器，振荡温度为20-50℃；所述CO2的气体流速为10～60mL·min-1，通入时间为2min～6h；所述金属氢氧化物吸附剂中的金属与被吸附的重金属的摩尔比为1:0.2至1:10，优选1:0.8至1:3，更优选1:1；所述重金属离子选自第IB族、IIB族和IVA族金属离子，优选Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+、Ag+；所述含重金属离子的溶液选自含重金属离子的硝酸盐、醋酸盐、工业废水、化学试验废水、农业废水。
更优选的，本发明提供一种在二氧化碳气体辅助的条件下进行Pb2+去除的方法，具体包括如下步骤：
第一步，Co(OH)2的制备；
第二步，将Co(OH)2粉末溶于超纯水中，超声至完全溶解，得到Co(OH)2水溶液；
第三步，在20-50℃下的摇床震荡器中将Co(OH)2水溶液与含Pb2+溶液混合，同时通入CO2气体，所述的气体流速为20～50mL·min-1，通入时间为2min～6h。
本发明使用的吸附剂容易获得、易于操作、原材料廉价，可以直接工业购买，同时吸附过程中所需的二氧化碳价廉易得。该方法利用金属氢氧化物的吸附性能特别是纳米吸附剂高的比表面积和活性位点，在二氧化碳存在的条件下进行对重金属离子的去除，可以达到快速、高效的降解效果。
本发明提供的二氧化碳辅助法与现有技术相比，优点如下：
(1)突破传统观念，与传统吸附过程相比，在吸附过程中同时通入了CO2，不仅大幅度加快了吸附时间，还大幅度提高了吸附效率，同时进一步消耗了CO2。
(2)使用的金属氢氧化物粉末首先溶于超纯水中制备成水溶液并进行超声，可以大幅度提高吸附剂表面的活性位点，增加活性位点的利用率，传统吸附剂在水中容易团聚，不易分散，造成活性位点难以得到充分利用，影响吸附性能。
(3)片层状纳米金属氢氧化物由于其超薄的片层结构，具有更多的活性位点，同时其表面还有许多带负电的氢氧基，与重金属离子混合后由于静电作用，可以快速有效的吸引带正电的重金属离子，从而加快了反应速度。
(4)吸附速率很快，同时吸附效率高。用很少的量(～15mg)就可以吸附高浓度的重金属离子(～300mg/L)，并达到了很高的吸附效率和吸附量。
附图说明
图1为本发明中自行制备的(a)Co(OH)2吸附剂、(b)Mg(OH)2吸附剂、(c)Ni(OH)2吸附剂的透射电镜图。为便于观测，上述金属氢氧化物均置于铜网上。
图2为商业购买的(a)Co(OH)2吸附剂、(b)Mg(OH)2吸附剂、(c)Ni(OH)2吸附剂的扫描电镜图。上述商业吸附剂均从北京伊诺凯科技有限公司购买。
图3为本发明中自行制备的(a)Co(OH)2吸附剂、(b)Mg(OH)2吸附剂、(c)Ni(OH)2吸附剂的AFM表征图。
图4为本发明中自行制备的(a)Co(OH)2纳米片状吸附剂、(b)Mg(OH)2纳米片状吸附剂、(c)Ni(OH)2纳米片状吸附剂对Pb(II)的吸附等温线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例使用本发明提供的二氧化碳辅助法，具体包括以下步骤：
第一步，Co(OH)2纳米超薄片层的制备。
采用水溶液法，其过程如下：
(1).在室温下取1.33mM CoCl2·6H2O(0.7595g)于5000ml烧杯中，并加入2400ml超纯水，将烧杯口用保鲜膜密封，通入N2，持续搅拌30min；
(2).在室温下取2.67mM氨基乙醇于5000ml烧杯中，并加入2400ml超纯水，将烧杯口用保鲜膜密封，通入N2，持续搅拌30min；
(3)在室温下将装有2400ml氨基乙醇溶液全部倒入装有2400ml CoCl2·6H2O溶液的烧杯中，在搅拌的情况下继续通入N2，3h后，并持续搅拌36h；
(4)将步骤(3)中棕黄色溶液离心，将得到的沉淀用超纯水水洗样3次，然后进行冷冻干燥，得到Co(OH)2粉末，保存备用。
第二步，将15mg水溶性Co(OH)2粉末溶于50mL超纯水中，超声至完全溶解，转移到锥形瓶中，得到50ml Co(OH)2水溶液。
第三步，配制1000ppm Pb2+溶液。取30ml 1000ppm Pb2+于烧杯中，再加入20ml超纯水，得到50ml 600ppm Pb2+溶液。
第四步，在30℃下，将第三步得到的50ml 600ppm Pb2+溶液与第二步得到的Co(OH)2水溶液混合，并同时通入CO2气体，气体流速为30mL·min-1，形成100ml溶液，此时Pb2+溶液浓度为300ppm。搅拌4h，并在不同时间取样。
如图1(a)所示，合成的Co(OH)2纳米超薄片呈六角片状，可以看出片层很薄。图3(a)对合成的Co(OH)2进行AFM测试，可以看出片层大约有6～8nm厚度，正是由于其超薄的结构，使其具有更多的活性位点，与Pb2+接触点更多，具有很好的吸附性能，其吸附性能如图4(a)所示。
实施例2
调整吸附过程中条件，直接使用商业购买的Co(OH)2颗粒(从北京伊诺凯科技有限公司购买)，而不使用自行制备的纳米片状Co(OH)2，其余条件与实施例1相同。得到商用Co(OH)2通入CO2条件下对Pb2+的吸附性能。
比较例1
调整吸附过程中的条件，将实施例1中第三步得到的50ml 600ppm Pb2+溶液与第二步得到的Co(OH)2水溶液直接混合，不通入CO2气体，其余条件与实施例1相同。测试不通入CO2的条件下，Co(OH)2纳米超薄片层对Pb2+的吸附性能。
比较2
调整吸附过程中条件，直接使用商业购买的Co(OH)2颗粒(从北京伊诺凯科技有限公司购买)，而不使用自行制备的纳米片状Co(OH)2，并且不通入CO2，其余条件与实施例1相同。得到商用Co(OH)2不通入CO2条件下对Pb2+的吸附性能。
实施例3
本实施例使用本发明提供的二氧化碳辅助法，具体包括以下步骤：
第一步，纳米片状Mg(OH)2的制备。
采用水溶液法，其过程如下：
(1).在室温下取2.12mM MgCl2·6H2O(1.077g)于5000ml烧杯中，并加入2500ml超纯水，将烧杯口用保鲜膜密封，通入N2，持续搅拌30min；
(2).在室温下取4.26mM氨基乙醇于5000ml烧杯中，并加入2500ml超纯水，将烧杯口用保鲜膜密封，通入N2，持续搅拌30min；
(3).在室温下将装有2500ml氨基乙醇溶液全部倒入装有2500ml MgCl2·6H2O溶液的烧杯中，在搅拌的情况下继续通入N2，3h后，并持续搅拌36h；
(4).将步骤(3)中白色溶液离心，将得到的沉淀用超纯水水洗样3次，然后进行冷冻干燥，得到Mg(OH)2粉末，保存备用。
第二步，将15mg水溶性Mg(OH)2粉末在25℃下溶于50mL超纯水中，超声至完全溶解，转移到锥形瓶中，得到50ml Mg(OH)2水溶液。
第三步，配制1000ppm Pb2+溶液。取30ml 1000ppm Pb2+于烧杯中，再加入20ml超纯水，得到50ml 600ppm Pb2+溶液。
第四步，在30℃下，将第三步得到的50ml 600ppm Pb2+溶液与第二步得到的Mg(OH)2水溶液混合，并同时通入CO2气体，气体流速为30mL·min-1，形成100ml溶液，此时Pb2+溶液浓度为300ppm。搅拌4h，并在不同时间取样。
如图1(b)所示，合成的Mg(OH)2纳米片呈六角片状。图3(b)对合成的Co(OH)2进行AFM测试，其吸附性能如图4(b)所示。
实施例4
调整吸附过程中条件，直接使用商业购买的Mg(OH)2颗粒(从北京伊诺凯科技有限公司购买)，而不使用自行制备的纳米片状Mg(OH)2，其余条件与实施例3相同。得到商用Mg(OH)2通入CO2条件下对Pb2+的吸附性能。
比较例3
调整吸附过程中的条件，将实施例3中第三步得到的50ml 600ppm Pb2+溶液与第二步得到的Mg(OH)2水溶液直接混合，不通入CO2气体，其余条件与实施例3相同。测试不通入CO2的条件下，纳米片状Mg(OH)2对Pb2+的吸附性能。
比较4
调整吸附过程中条件，直接使用商业购买的Mg(OH)2颗粒(从北京伊诺凯科技有限公司购买)，而不使用自行制备的纳米片状Mg(OH)2，并且不通入CO2，其余条件与实施例3相同。得到商用Mg(OH)2不通入CO2条件下对Pb2+的吸附性能。
实施例5
本实施例使用本发明提供的二氧化碳辅助法，具体包括以下步骤：
第一步，纳米片状Ni(OH)2的制备。
采用水溶液法，其过程如下：
(1).在室温下取1mM NiCl2·6H2O(0.3108g)于5000ml烧杯中，并加入2400ml超纯水，将烧杯口用保鲜膜密封，通入N2，持续搅拌30min；
(2).在室温下取2mM氨基乙醇于5000ml烧杯中，并加入2400ml超纯水，将烧杯口用保鲜膜密封，通入N2，持续搅拌30min；
(3).在室温下将装有2400ml氨基乙醇溶液全部倒入装有2400ml NiCl2·6H2O溶液的烧杯中，在搅拌的情况下继续通入N2，3h后，并持续搅拌36h；
(4).将步骤(3)中绿色溶液离心，将得到的沉淀用超纯水水洗样3次，然后进行冷冻干燥，得到Ni(OH)2粉末，保存备用。
第二步，将15mg水溶性Ni(OH)2粉末在25℃下溶于50mL超纯水中，超声至完全溶解，转移到锥形瓶中，得到50ml Ni(OH)2水溶液。
第三步，配制1000ppm Pb2+溶液。取30ml 1000ppm Pb2+于烧杯中，再加入20ml超纯水，得到50ml 600ppm Pb2+溶液。
第四步，在30℃下，将第三步得到的50ml 600ppm Pb2+溶液与第二步得到的Ni(OH)2水溶液混合，并同时通入CO2气体，形成100ml溶液，此时Pb2+溶液浓度为300ppm。搅拌4h，并在不同时间取样。
如图1(c)所示，合成的Ni(OH)2纳米片呈六角片状。图3(c)对合成的Co(OH)2进行AFM测试，其吸附性能如图4(c)所示。
实施例6
调整吸附过程中条件，直接使用商业购买的Ni(OH)2颗粒(从北京伊诺凯科技有限公司购买)，而不使用自行制备的纳米片状Ni(OH)2，其余条件与实施例5相同。得到商用Ni(OH)2通入CO2条件下对Pb2+的吸附性能。
比较例5
调整吸附过程中的条件，将实施例5中第三步得到的50ml 600ppm Pb2+溶液与第二步得到的Ni(OH)2水溶液直接混合，不通入CO2气体，其余条件与实施例5相同。测试不通入CO2的条件下，纳米片状Ni(OH)2对Pb2+的吸附性能。
比较6
调整吸附过程中条件，直接使用商业购买的Ni(OH)2颗粒(从北京伊诺凯科技有限公司购买)，而不使用自行制备的纳米片状Ni(OH)2，并且不通入CO2，其余条件与实施例5相同。得到商用Ni(OH)2不通入CO2条件下对Pb2+的吸附性能。
比较例7
调整吸附过程中条件，直接将CO2气体通入Pb2+中，而不使用商购的金属氢氧化物或自行制备的金属氢氧化物，其余条件与实施例1相同。得到CO2对Pb2+的吸附性能影响。具体步骤如下：
第一步，配制1000ppm Pb2+溶液。取30ml 1000ppm Pb2+于烧杯中，再加入20ml超纯水，得到50ml 600ppm Pb2+溶液。
第二步，在30℃下，将第三步得到的50ml 600ppm Pb2+溶液再加50ml超纯水，形成100ml溶液，此时Pb2+溶液浓度为300ppm，同时通入CO2，搅拌4h，并在不同时间取样，得到单纯CO2对Pb2+的吸附性能影响。
在上述实施例中，将制备得到的纳米金属氢氧化物吸附剂用于水中金属离子的去除，所述金属离子来自硝酸铅(Pb(NO3)2)。通过一系列的吸附测试，证明本发明所采用的CO2通入对Pb2+均有好的吸附效果，可以大大提高Pb2+的吸附能力和吸附时间。
将上述实施例和比较例的吸附剂在不同情况下用于吸附Pb2+，吸附条件为：吸附剂质量为15mg，Pb2+初始浓度为300ppm，吸附pH为5±0.5，温度为30℃，取样时间为4h。
表1本发明不同吸附条件下吸附剂对Pb2+的吸附性能
续表1本发明不同吸附条件下吸附剂对Pb2+的吸附性能
由表1可以看出，不同条件下金属氢氧化物吸附剂对Pb2+均具有一定的吸附效果，但在通入CO2条件下，其吸附效率显著提高，平衡时间大大缩短，最快在2min即可达到平衡。与商购金属氢氧化物相比，自行制备的纳米片状金属氢氧化物的吸附效果更好，即吸附效率更高，平衡时间更短。因此，表1中的试验结果表明，二氧化碳的通入可以大幅度提高金属氢氧化物吸附剂的吸附效率，缩短吸附时间。
取实施例1制备的不同用量的Co(OH)2吸附剂，吸附300ppm的Pb2+，吸附试验条件为：Pb2+的初始浓度为300ppm，吸附pH为5±0.5，温度为30℃，取样时间为2h。
表2本发明不同吸附剂用量对Pb2+的吸附性能
吸附剂质量(mg) 15 30 60 90
吸附效率(％) 30.77 57.35 94.11 99.05
吸附量(mg/g) 615.37 573.54 479.89 330.16
从表2可以看出，吸附剂用量影响吸附效率和吸附量，随着吸附剂质量增加，吸附效率逐渐增加，反而吸附量减少，但它们都具有较好的吸附性能。可以看出来，在60mg时，可以达到基本上完全吸附，其吸附性能最优。而在15mg时虽然吸附量最高，但吸附效率还需进一步提升。
配制一系列不同浓度的Pb(II)标准溶液(分别为50ppm～2000ppm)，将这些金属离子标准溶液分别加入实施例1中制备纳米片状Co(OH)2吸附剂中进行吸附测试。在不同时间时取样，离心，取上清液，用0.45μm水系针式过滤器过滤，然后用ICP-OES测其剩余金属离子的浓度。如图3，吸附剂对Pb(II)的吸附量最高可达～1300mg/g以上，且低浓度(50ppm～100ppm)下5min即达到平衡，即使在2000ppm超高浓度下30min也可达到平衡，可以看出，纳米片状Co(OH)2吸附剂对不同浓度的金属离子同样具有很好的吸附性能。
分别取实施例1中制备的Co(OH)2吸附剂15mg和30mg，分别在有无CO2条件下，比较2min内各条件下的吸附效率。吸附实验条件为：Pb2+的初始浓度为300ppm，吸附pH为5±0.5，温度为30℃，取样时间为2min。
表3本发明2min内不同吸附剂用量和是否有CO2对Pb2+吸附性能的影响
表3显示不同条件下2min内吸附剂的吸附效率，可以看出，加入CO2后都会大幅度提高吸附剂的吸附效率。15mg的条件下，加入CO2后，吸附效率从21％提高到90％。30mg条件下，加入CO2后，吸附效率从29％提高到了94％。可以看出，在2min时，用这种通入CO2气体的方法，可以实现高速、高效的处理重金属。
分别配制300ppm的其他重金属离子标准溶液，所述的重金属离子来自硝酸铜(Cu(NO3)2)、硝酸镉(Cd(NO3)2)。然后分别在通入CO2或者不通CO2的条件下，将这些重金属离子标准溶液分别加入实施例1中制备的Co(OH)2吸附剂中进行吸附测试。2h后取样，离心，取上清液，用0.45μm水系针式过滤器过滤，然后用ICP-OES测其剩余重金属离子的浓度。吸附实验条件为：Cd2+和Cu2+的初始浓度分别为300ppm，吸附pH为5±0.5，温度为30℃，取样时间为4h。
表4本发明吸附剂是否通入CO2对不同金属离子吸附性能的影响
从表4可以看出，在吸附的过程中通入CO2，不仅仅对Pb2+有效，对Cd2+、Ag+、Zn2+和Cu2+也具有明显的效果。对于Cu2+来说，通入CO2后，吸附效率从28％提高到了75％。对于Cd2+来说，通入CO2后，吸附效率从33％提高到了84％。对于Zn2+来说，通入CO2后，吸附效率从23％提高到了68％。对于Ag+来说，通入CO2后，吸附效率从16％提高到了53％。因此，通入CO2来达到提高吸附效率的方法基本上可以适用于重金属离子。
在本发明中，通入CO2进行吸附的优势是，能快速处理(2～5min)高浓度重金属离子(300ppm)，且达到很高的吸附效率(93～96％)和吸附量(1986.6mg/g)，此吸附剂吸附离子达到饱和后，可通过离心与溶液分离，同时溢出来的吸附剂中的Co2+可以收集回收，用水系针式过滤器过滤，然后用ICP-OES测其Co2+的浓度，作为Co2+源重新进行Co(OH)2的合成，从而对其进行了再利用，实现了循环处理，减少了环境污染。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种降解重金属的方法，其特征在于，在二氧化碳气体存在的条件下，利用金属氢氧化物吸附剂降解重金属，包括如下步骤：
第一步，取金属氢氧化物，所述金属选自碱土金属和第VIII族金属；
第二步，将所述金属氢氧化物溶于超纯水中，超声至完全溶解，得到金属氢氧化物水溶液；
第三步，在振荡器中将金属氢氧化物水溶液与含重金属离子的溶液混合，同时通入CO2气体。
2.根据权利要求1所述的降解重金属的方法，其特征在于，第一步中，所述金属选自镁、钙、钡、铁、钴、镍，优选镁、钴、镍。
3.根据权利要求1所述的降解重金属的方法，其特征在于，第一步中，所述金属氢氧化物吸附剂为商购或自行制备，优选为制备的片层状纳米金属氢氧化物。
4.根据权利要求3所述的降解重金属的方法，其特征在于，第一步中，所述片层状纳米金属氢氧化物的大小为长度100～800nm，片层厚度为2～50nm，优选10nm以下的片层结构。
5.根据权利要求3或4所述的降解重金属的方法，其特征在于，第一步中，片层状纳米金属氢氧化物的制备步骤如下：
(1)取1-5mM金属盐，并加入1000-3500ml超纯水后密封，通入N2后持续搅拌，得到金属盐溶液，搅拌时间优选10-60min，其中金属盐选自金属的硝酸盐、盐酸盐或氯化金属盐；
(2)取1.5-6mM氨基乙醇，并加入1500-5000ml超纯水后密封，通入N2后持续搅拌，得到氨基乙醇溶液，搅拌时间优选10-60min；
(3)将上述氨基乙醇溶液全部倒入所述金属盐溶液中，在搅拌的情况下继续通入N2，优选通入N2时间2-10h，然后持续搅拌，优选搅拌时间24-36h，得到反应后的溶液；
(4)将步骤(3)中所述反应后的溶液离心分离，将得到的沉淀用超纯水水洗，优选2-5次，然后进行冷冻干燥，得到片层状纳米金属氢氧化物粉末。
6.根据权利要求1-4任一项所述的降解重金属的方法，其特征在于，第三步中，所述金属氢氧化物吸附剂中的金属与被吸附的重金属的摩尔比为1:0.2至1:10，优选1:0.8至1:3，更优选1:1；所述重金属离子选自第IB族、IIB族和IVA族金属离子，优选Pb2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+、Ag+。
7.根据权利要求1-4任一项所述的降解重金属的方法，其特征在于，第三步中，所述CO2的气体流速为10～60mL·min-1，通入时间为2min～6h。
8.根据权利要求1所述的降解重金属的方法，其特征在于，第二步中，所述金属氢氧化物的溶解温度为20-50℃，超声频率为≥20KHz。
9.根据权利要求1所述的降解重金属的方法，其特征在于，第三步中，所述振荡器为摇床振荡器，振荡温度为20-50℃。
10.根据权利要求1所述的降解重金属的方法，其特征在于，第三步中，所述含重金属离子的溶液选自含重金属离子的硝酸盐、醋酸盐、工业废水、化学试验废水、农业废水。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113087065A (zh) * 2021-05-06 2021-07-09 哈尔滨工业大学 一种利用二氧化碳提升吸附剂去除铅离子能力的方法
WO2021232391A1 (zh) * 2020-05-22 2021-11-25 兰州兰石中科纳米科技有限公司 一种用于废水处理剂制备和使用过程中的产物回收方法和装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101368009A (zh) * 2007-12-12 2009-02-18 清华大学深圳研究生院 纳米氢氧化镁的改性方法
CN102190345A (zh) * 2010-03-10 2011-09-21 中国科学院福建物质结构研究所 一种可循环再生的氢氧化镁吸附剂富集水中低浓度重金属的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101368009A (zh) * 2007-12-12 2009-02-18 清华大学深圳研究生院 纳米氢氧化镁的改性方法
CN102190345A (zh) * 2010-03-10 2011-09-21 中国科学院福建物质结构研究所 一种可循环再生的氢氧化镁吸附剂富集水中低浓度重金属的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JURATE VIRKUTYTE 等编著: "《水和废水除微污染技术》", 28 February 2013 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021232391A1 (zh) * 2020-05-22 2021-11-25 兰州兰石中科纳米科技有限公司 一种用于废水处理剂制备和使用过程中的产物回收方法和装置
CN113087065A (zh) * 2021-05-06 2021-07-09 哈尔滨工业大学 一种利用二氧化碳提升吸附剂去除铅离子能力的方法

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