[發明專利]一種利用高錳酸鉀改性蛋殼去除水體中砷的方法

有效

• 申請號: 201210112956.1
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102614841A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 雷鳴;彭亮;蔣焱;聶堅;王健;于振;魯暢;郭丹
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 何為;李宇

技術領域

本發明涉及去除水體中砷的方法，特別是一種利用高錳酸鉀改性蛋殼去除水體中砷的方法。

背景技術

蛋殼中含有蛋白質，表面帶有負電荷，具有多孔結構，能夠吸附陽離子，如金、銅、鐵等，且我國每年產生的蛋殼超過400×10⁴t，如果這些蛋殼直接廢棄，不僅對環境造成污染，而且造成資源的浪費。目前，利用改性蛋殼對重金屬的吸附能力的研究已經進行，如利用雞蛋殼-粉煤灰分別處理酸性含氟廢水、酸性含鎘廢水、酸性含鉛廢水和酸性含磷廢水，以及用雞蛋殼處理酸性含銅廢水等。然而，利用高錳酸鉀改性蛋殼，提高其吸附有毒重金屬的能力，尚未見報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種利用高錳酸鉀改性蛋殼去除水體中砷的方法，其具有除砷效果好，成本低廉，來源豐富，簡單可行，以廢制廢，具有良好應用價值。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種利用高錳酸鉀改性蛋殼去除水體中砷的方法，其包括下列步驟：

1).制備改性蛋殼：按100ml濃度為0.01-0.05mol/L的高錳酸鉀溶液中加入1.5-2.5g預處理蛋殼的標準將預處理蛋殼加入濃度為0.01-0.05mol/L的KMnO₄溶液中，振蕩10～20h后，在75-125℃烘干得到改性蛋殼；

2).除砷過程：按100ml濃度為50ppb的含砷廢水中加入0.50-1.0g改性蛋殼的標準向含砷廢水中添加改性蛋殼，并在常溫下以頻率135-145rpm振蕩5-24小時吸附。

上述預處理蛋殼是這樣得到的：將回收的蛋殼洗凈，去除粘在蛋殼內壁上的膜，于75-125℃時烘干、研磨、過60目篩。

眾所周知，蛋殼的主要成份為碳酸鈣CaCO₃，其來源廣泛，進入水體無二次污染，前期研究顯示，蛋殼粉表面帶有負電荷，具有多孔結構(如圖1所示)，因而具有一定的陽離子吸附能力，但其吸附量相對較少。如圖1所示，在經高錳酸鉀KMnO₄改性前，蛋殼內部孔狀結構較少，有些還被有機物質堵塞，但是，當蛋殼經KMnO₄溶液改性制成改性蛋殼后，不僅如圖2所示，原來被有機物質堵塞的孔道，在高錳酸鉀的氧化作用下消失，形成孔道的CaCO₃由于腐蝕作用產生部分溶解，導致孔道增加，而且孔徑增大，使得改性蛋殼的吸附力增強；而且蛋殼在高錳酸鉀溶液中浸泡時，蛋殼上含有的大量有機物質會將高錳酸鉀還原，形成層狀的分散的二氧化錳附著在改性蛋殼的表面，由圖3、圖4的蛋殼改性前后紅外掃描對比圖可知，蛋殼改性后，蛋殼內原來存在的有機物質的N-H鍵斷裂，說明高錳酸鉀的氧化性將蛋殼內有機物氧化了，其不僅進一步證明了圖2電鏡掃描所得的結果，而且可知蛋殼改性后在其表面增加了Mn-O鍵，這是高錳酸鉀本身還原成二氧化錳附著在蛋殼上，并在波長667cm處形成了Mn-O鍵的峰。由于在MnO₂表面有大量的羥基基團(-OH)，其易與砷酸根離子結合，產生吸附作用，從而有利于砷的吸附去除。

與現有技術相比，本發明創造的優點為：

1、本發明采用高錳酸鉀改性蛋殼去除水體中砷，由于經高錳酸鉀改性后的改性蛋殼具有較好的砷吸附力，其除砷效果大大增強，砷吸附量達到了原來未改性蛋殼粉的21倍，約為88.27％。

2、本發明方法成本低廉，來源豐富，簡單可行，以廢制廢，具有良好應用價值。

附圖說明

圖1為高錳酸鉀改性前蛋殼粉電鏡掃描圖。

圖2為經高錳酸鉀改性后的蛋殼粉電鏡掃描圖。

圖3為蛋殼改性前后紅外掃描對比圖。

圖4為圖3波數在400-1000cm^-1內的局部放大圖。

圖5為高錳酸鉀改性蛋殼及未改性蛋殼對砷吸附率隨時間變化情況圖。

具體實施方式

實施例1：

1、蛋殼的預處理：將蛋殼洗凈，去除粘在蛋殼內壁上的膜，于75℃時烘干、研磨、過60目篩；

2、制備改性蛋殼：按100ml濃度為0.01mol/L的高錳酸鉀溶液中加入1.5g預處理蛋殼的標準將預處理蛋殼加入濃度為0.01mol/L的KMnO₄溶液中，振蕩10h后，在75℃烘干得到改性蛋殼；

3.除砷過程：按100ml濃度為50ppb的含砷廢水中加入0.5g改性蛋殼的標準向含砷廢水中添加改性蛋殼，并在常溫下以頻率135rpm振蕩5小時吸附。

實施例2：