[發明專利]一種去除水中高錳酸根的復合吸附材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210322176.X
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102872822A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 雷春生;陳蓉蓉;雷思宇
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/64
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技術領域

本發明涉及一種去除水中高錳酸根的復合吸附材料及其制備方法，具體涉及利用藕粉負載在莫來石纖維上制得的一種新型的材料，屬于水進化處理領域。

背景技術

高錳酸根(MnO₄^-)是錳系物中的最高價態，具有強氧化性，在水中一般不能存在，會被還原成Mn^2-，它可以通過不同的途徑對人體造成傷害，諸如通過消化道、呼吸道、皮膚等侵入人體，引起惡心、嘔吐等不良反應，濃溶液或結品對皮膚有腐蝕性。口服劑量大者會死于循環衰竭。此外，它還可以在植物、動物體內經生物富集作用累計下來，對生態環境造成長期威脅。

目前，在含高錳酸根的廢水處理領域，工程應用最廣泛的處理方法為傳統沉淀法、絮凝沉降法、電解法、鐵屑微電解法。傳統沉淀法是利用氫氧化物或硫化物與廢水中的Mn^2-反應生成溶度積小的沉淀，從而去除廢水中的Mn^2-。一般酸性含錳廢水經過調pH值后，用傳統化學沉淀法處理，能達到出水含錳離子濃度小于5mg/L，但存在工藝較長、處理條件苛刻、成本較高、廢渣較多、引入二次污染、處理量有限等問題。絮凝沉淀法是利用混凝劑使廢水中難以沉淀的小顆粒及膠體顆粒脫穩并聚集成大顆粒而沉淀，實現重Mn^2-的去除。但是絮凝沉降法需要提高pH以利于沉降，結果會造成出水pH較高等。電解法處理錳離子濃度較低的廢水具有去除率高，無二次污染，能耗少，所沉淀的重金屬可回收利用，對廢水水質變化適應性較強，反應時間短，但處理大量廢水時能耗大，電極金屬耗量大，不適合高濃度廢水。鐵屑微電解法中的三維電解技術適用于高錳地區的水改工程，但微電解法通常是在酸性條件下對廢水進行處理，容易造成溶出的鐵屑量大或處理效果不顯著。綜上所述，通過以上的方法處理高錳酸根還原成的Mn^2-會有效果不顯著、造成二次污染、成本高及不適合高濃度廢水的處理等缺點。

本發明克服了現有技術成本高和不適合高濃度水處理的不足，提供一種利用藕粉負載在莫來石纖維上制得新型復合吸附材料及其制備方法，實現了生活垃圾綜合利用，保護環境，實現廢棄物的資源化，其去除率可達到96％，具有良好的社會效益和經濟效益。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有成本高和不適合高濃度水處理的不足，提供了一種去除水中高錳酸根的復合吸附材料及其制備方法，它是將植物多糖與纖維素在發泡劑的作用下，通過聚合反應負載在吸附材料上形成的。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

(1)取新鮮的蓮藕洗凈，除去藕節，加清水磨成藕漿，用清水洗滌，將洗滌過后的藕漿用水進行反復漂洗至藕粉呈白色為止，再將藕粉瀝干，然后晾曬1～2h，將粉團碾碎，待用；

(2)將純度為99％的鋁粉和濃度為31％的濃鹽酸按物質的量為2∶1稱取，首先將濃鹽酸稀釋至20％～25％，然后加熱至90℃，再加入上述鋁粉，在90～100℃條件下回流10～24h，過濾得到無色透明的聚合氯化鋁溶膠，再加入酸性硅溶膠和1wt％的聚乙烯醇作為有機助劑，將溶液均勻混合攪拌后于60～80℃真空濃縮，脫水，得到莫來石紡絲原液，采用離心紡絲機得到莫來石凝膠纖維，干燥后得到莫來石纖維；

(3)將莫來石纖維用HCl溶液浸泡3～4h?后，用蒸餾水沖洗直至pH不在降低，干燥后將莫來石纖維和藕粉水溶液均勻混合，并水浴至于，再于100～110℃干燥2～4h；然后用NaOH?溶液清洗纖維，再用蒸餾水漂洗，直至清洗液pH為中性，最后于100～110℃烘干，即可得到此新型的復合吸附材料。

本發明的原理是：藕粉內含有豐富的的羧基、羥基、氨基等功能基吸附基團，通過離子交換去除水體中的高錳酸根離子，而且藕粉所負載的莫來石纖維能夠提供巨大的比表面積，從而使此吸附材料的吸附量大大提高，進而達到高效率去除高錳酸根離子的目的。

本發明的具體應用方法：在室溫下，取pH＝6～7，濃度為80mg/L的含高錳酸根離子的污水100ml，在污水中加入10g藕粉-莫來石纖維復合吸附材料，吸附45min后，測得污水中高錳酸根離子濃度小于0.5mg/L，去除率可達99.9％以上。

本發明的有益效果是：

(1)本發明所使用的原材料蓮藕種植面積廣，蓮藕來源豐富、成本低廉，蓮藕粉末易制備，而且吸附去除率高、效果好；

(2)此復合吸附材料具有表面積大，通透性能好，吸附速率快等特點，并且它制備方法簡單，成本低，生產周期短，環境污染小；