[發明專利]錳氧八面體分子篩及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201110001723.X
• 申請日: 2011-01-06
• 公開（公告）號: CN102107149A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 袁嵇康
• 申請（專利權）人: 貴州歐邁斯新材料有限公司
• 主分類號: B01J39/14
• 分類號: B01J39/14;C01G45/02;C01B39/00;C01B37/00;C02F1/42;C02F1/62
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 李賀香

技術領域

本發明涉及一種錳氧八面體分子篩，具體地涉及一種孔道中具有氫離子的錳氧八面體分子篩及其制備方法和應用。

背景技術

目前對工業重金屬廢水的處理一般采取反滲透膜法、化學沉淀法、氧化還原法、鐵氧體法、電解法、離子交換法、吸附法、膜分離法等。其中除了膜分離法，用其他方法處理后的重金屬離子濃度比較高，需要其他方法輔助處理，如與膜分離法結合等。而膜分離法雖然具有交換容量大的特點，但是其成本較高，操作復雜，膜壽命短。

和普通離子交換樹脂相比，錳氧八面體分子篩表現出交換容量大，離子交換區間大，及工作條件要求低等特點。

根據目前的錳氧八面體分子篩在離子交換上的應用做了相關研究，其分子篩孔道內一般具有的是Na⁺或K⁺，其與重金屬離子的交換能力較差。而且，其制備方法周期較長，廢酸需要再處理。

發明內容

針對上述確定，本發明提供一種能夠用于金屬離子交換的錳氧八面體分子篩及其制備方法和應用。

本發明的錳氧八面體分子篩，其微孔結構為由MnO₆八面體形成的介孔骨架，其孔道中具有氫離子。

優選地，其具有2×2型孔道結構。

本發明還提供制備所述的錳氧八面體分子篩的方法，將主要成分為三氧化二錳的錳礦石粉碎為錳礦粉，將所述錳礦粉與過量的酸充分反應，過濾所得的固體粉末，干燥后得到干燥團粒，反應條件為，反應溫度為20℃-120℃，反應時間為30min-6h，所述酸的濃度為1mol/L-10mol/L。

優選地，所述錳礦粉與酸的摩爾比為1∶0.5-1∶10。

優選地，所述酸包括硫酸、鹽酸、硝酸。

優選地，通過攪拌或震蕩使所述錳礦粉與酸反應完全。

優選地，向200g錳礦粉中加入4mol/L的硫酸1000mL，在80℃下攪拌反應4h，將過濾得到的粉末在120℃下干燥。

優選地，向過濾所得的濾液中加入所述錳礦粉，按照所述方法和反應條件進行反應，得到干燥團粒和濾液，按照上述方法多次重復利用所得濾液。

優選地，向所述多次重復利用所得的濾液中加入堿，直至不再產生沉淀，將所述沉淀加熱至550℃得到錳礦粉。

本發明還提供一種所述的錳氧八面體分子篩的用途，即將所述錳氧八面體分子篩用于離子交換或者金屬離子交換，其中所述錳氧八面體分子篩具有的氫離子能夠與離子或者金屬離子進行交換。

本發明的有益效果如下。

本發明的錳氧八面體分子篩的孔道中具有H⁺，由于H⁺相對于Na⁺或K⁺的體積更小、反應活性更強，因此更易于與重金屬離子進行交換，處理工業廢水的能力更強。

本發明的制備錳氧八面體分子篩的方法更為簡單，且能夠使未反應的錳離子重新反應為錳礦粉，以減小對環境的污染。

另外，按照本發明的方法制備的錳氧八面體分子篩的比表面積在50平米/克以上，離子交換容量(CEC(Cation?Exchange?Capacity))大于10mmol/g，其對于一價、二價、三價、四價、五價、六價等金屬陽離子及配位絡離子在室溫下處理后的濃度達到國家工業廢水排放標準；本發明的錳氧八面體分子篩對于重金屬廢水處理循環次數達到200次以上結構保持穩定，其可以在室溫下經酸浸泡可再生。

附圖說明

圖1為制備本發明的錳氧八面體分子篩的方法的流程示意圖。

圖2為本發明的一個優選的實施例中所生成的錳八面體分子篩的粉末X射線圖譜。

具體實施方式

在本發明的實施例中，采用以下的制備條件。硫酸濃度：0.2mol/L-10mol/L，三氧化二錳的量(g)與混合溶液(三氧化二錳+硫酸)的體積(毫升)的比例：1克/1000毫升-1000克/1000毫升。反應溫度：25℃-120℃。反應時間：20分鐘至8小時。

所制得的錳氧八面體分子篩產品的產品指標如下。粒度：30nm～5000nm；比表面積：0.1m²/g～1000m²/g；離子交換容量：0.1mmol/g～50mmol/g。

以下對本發明的優選的實施例進行說明。

實施例1