[發明專利]一種水羥錳礦的制備方法及其在廢水處理中的應用

有效

• 申請號: 201711075962.3
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107715830B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 張嵚;程曉迪;姜冠杰;嚴格;歐陽南琪
• 申請（專利權）人: 江西農業大學
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20;C02F101/30
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 喻莎

本發明公開了一種水羥錳礦的制備方法，包括以下步驟：（1）將KMnO₄和濃H₂SO₄加入水中配制成A溶液，并配制H₂O₂溶液作為B溶液；（2）在攪拌條件下將B溶液滴加到A溶液中；（3）滴加完成后攪拌2小時以上，過濾收集固體，用去離子水洗滌固體直至洗滌后液的電導率小于20μs/cm，再將固體干燥、研磨過篩，既得水羥錳礦。本發明所用的水羥錳礦制備方法屬于新的制備方法，方法操作簡便，合成材料易得，操作簡單，便于推廣；材料環保，不會引入新的污染物，沒有二次污染。

技術領域

本發明屬于環境科學技術領域，尤其涉及一種水羥錳礦的制備方法及其在廢水處理中的應用。

背景技術

隨著工業迅速發展，環境污染問題日趨嚴重，大量工業廢水的直接間接排放加重了水污染形勢，加快水質惡化；近年來人們在礦業的發展及工業對重金屬的開采、加工、冶煉、制造，使得重金屬也進入水環境，例如Pb、Cu、Cd。Pb是一種對人體有毒的重金屬元素，可為生物富集，并通過食物鏈進入人體，對人體的神經、血液、免疫、消化、內分泌等系統均有毒害作用。傳統處理重金屬一般采用生物法，物理化學方法，包括沉淀過濾、離子交換、反滲透、氧化還原、電解和膜分離等。用吸附劑吸附去除重金屬污染物是典型的水污染修復技術。

水羥錳礦作為一種高效吸附材料，具有去除效率高、吸附速度快、吸附容量大、操作簡單的優點，在污水處理方面具有廣泛的應用前景。水羥錳礦的化學式為MnO₂·nH₂O，屬于六方晶系，構造以[MnO₆]八面體為基礎架構，是一種弱晶質的層狀錳氧化物。錳離子占據了不到一半的八面體空穴，雖然其具體晶胞和層狀結構特點還不很清楚，但已經明確的是該礦物為水鈉錳礦的變體，其結構十分混亂，在晶層堆積上無序。目前對水羥錳礦制備方法的研究較少，主要采用高錳酸根、強堿和二價錳離子反應得到，例如中科院碩士論文《合成錳礦物及其對稀土元素的吸附作用研究》(孟妍，2006)、學術論文《水羥錳礦去除地下水中苯酚的影響因素及機理》(環境工程學報,2017年8月第11卷第8期)等均是采用這種方法。申請人采用上述常規方法制取水羥錳礦用于去除溶液中的Pb²⁺時發現，現有技術方法合成的水羥錳礦對Pb²⁺離子的吸附能力很弱，Pb²⁺離子難以進入水羥錳礦空穴中，Pb²⁺離子的吸附率不足60％，大量Pb²⁺留在溶液中以自由離子的形式存在，因此現有方法制備的水羥錳礦難以用在高濃度Pb²⁺離子的污水處理技術領域中，水羥錳礦高效吸附得不到充分發揮。

發明內容

基于上述技術問題，本發明提供了一種水羥錳礦的制備方法，包括以下步驟：

(1)將KMnO₄和濃H₂SO₄加入水中配制成A溶液，并配制H₂O₂溶液作為B溶液；

(2)在攪拌條件下將B溶液滴加到A溶液中；

(3)滴加完成后攪拌2小時以上，過濾收集固體，用去離子水洗滌固體直至洗滌后液的電導率小于20μs/cm，再將固體干燥、研磨過篩，既得水羥錳礦。

進一步地，所述步驟具體為：

(1)配制KMnO₄濃度為100～150mmol/L、H₂SO₄濃度為50～80mmol/L的A溶液，配制H₂O₂濃度為150～250mmol/L的B溶液；