一种铁锰改性藻类吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种铁锰改性藻类吸附剂及其制备方法，属于水处理技术领域。所述制备方法，包括如下步骤：a)向藻类爆发水体中加入高锰酸盐，混合，得溶液一；b)向步骤a)所得溶液一中加入亚铁盐，混合，静置，得溶液二；c)将步骤b)所得溶液二离心，去除上清液后，将所得沉淀物干燥；d)将步骤c)干燥后的沉淀物碱洗后，离心，同时用超纯水冲洗至中性，然后将处理后沉淀物干燥，研磨，得铁锰改性藻类吸附剂。本发明专利技术制备得到的铁锰改性藻类吸附剂主要用于污水中重金属离子的去除，该方法制备工艺简单，原料来源广泛，省去了藻体从水中分离的工艺，实现了藻类爆发水体中藻的资源化利用，并且无二次污染。

A Ferromanganese Modified Algae Adsorbent and Its Preparation Method

The invention provides an algae adsorbent modified by iron and manganese and a preparation method thereof, which belongs to the technical field of water treatment. The preparation method comprises the following steps: a) adding permanganate to algae outbreak water, mixing and obtaining solution one; b) adding ferrous salt to solution one obtained in step a, mixing and stationary, obtaining solution two; c) centrifuging the solution obtained in step b, drying the obtained precipitate after removing supernatant; d) washing the dried precipitate with alkali, centrifuging and super-centrifuging at the same time. Rinse pure water to neutral, then dry and grind the treated sediment to obtain Fe-Mn modified algae adsorbent. The iron-manganese modified algae adsorbent prepared by the invention is mainly used for removing heavy metal ions in sewage. The preparation process is simple, the raw material source is extensive, the separation process of algae from water is omitted, the algae resource utilization in algae outbreak water body is realized, and there is no secondary pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种铁锰改性藻类吸附剂及其制备方法
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种铁锰改性藻类吸附剂及其制备方法。
技术介绍
目前，我国水环境中重金属污染十分严重，尤其是铅、镉、镍、锑等元素，毒性较大，处理困难。现有研究中，使用较多的去除重金属方法主要有混凝法、吸附法、膜分离等。其中，吸附法主要是利用吸附剂的独特结构去除水体中重金属，具有处理量大、成本低等特点。而生物质吸附材料作为吸附剂之一，由于廉价、易获取、可再生等特性得到研究人员普遍关注。生物质吸附剂藻类，由于其细胞壁中含有大量的羧基、羟基和氨基，通过表面络合作用可以去除重金属。然而，与其它吸附剂相比，藻类的吸附量较低，同时将藻体从藻类爆发水体中分离也需要耗费大量资源。
技术实现思路
本专利技术提供了一种铁锰改性藻类吸附剂及其制备方法，采用适量的高锰酸盐、亚铁盐直接与藻类爆发水体中藻类进行反应，对反应所得产物进行特定处理，得可高效去除水中重金属离子的吸附剂。本专利技术提出一种铁锰改性藻类吸附剂的制备方法，包括如下步骤：a)向藻类爆发水体中加入高锰酸盐，混合，得溶液一；b)向步骤a)所得溶液一中加入亚铁盐，混合，静置，得溶液二；c)将步骤b)所得溶液二离心，去除上清液后，将所得沉淀物干燥；d)将步骤c)干燥后的沉淀物碱洗后，离心，同时用超纯水冲洗至中性，然后将处理后沉淀物干燥，研磨，得铁锰改性藻类吸附剂。进一步地，步骤a)中，高锰酸盐与藻细胞的比例为10-15微摩尔的高锰酸盐：(1-50)×108个藻细胞。进一步地，步骤a)加入的高锰酸盐和步骤b)加入的亚铁盐的摩尔比为1：3。进一步地，高锰酸盐为高锰酸钾、高锰酸钠中的一种或两种；亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、聚合硫酸亚铁、聚合氯化亚铁和聚合硝酸亚铁中的一种或两种以上。进一步地，步骤a)中：混合时进行搅拌，搅拌的转速为200-250rpm，搅拌的时间为2-3min。进一步地，步骤b)中：混合时进行搅拌，搅拌的转速为40-50rpm，搅拌的时间为50-80min；静置陈化的时间为4-5h。进一步地，步骤c)中：离心的转速为4000-5000rpm，离心的时间为8-12min。进一步地，步骤d)中：碱洗为向处理后的沉淀物中加NaOH溶液，搅拌，其中，NaOH溶液的浓度为0.08-0.12mol·L-1，搅拌采用旋转搅拌器，搅拌的时间为5-6h；研磨为研磨至粉状后过80-100目筛。进一步地，步骤c)和步骤d)中，干燥为冷冻干燥，干燥的时间为45-50h。本专利技术还提出一种利用上述制备方法制备得到的吸附剂。本专利技术提出的铁锰改性藻类吸附剂具有以下优势：本专利技术提出一种铁锰改性藻类吸附剂的制备方法，采用适量的高锰酸盐、亚铁盐直接与藻类爆发水体中藻细胞进行反应，无需预先分离藻细胞，然后对反应所得产物进行特定处理，最终得到可高效去除水中重金属离子的吸附剂。本专利技术所提出的铁锰改性藻类吸附剂，主要原材料为藻类和铁锰氧化物，来源广泛，价格低廉；且制备工艺简单，省去了藻体从水中分离的工艺，直接制备得到吸附剂；并且无二次污染。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例中的改性前后藻粉吸附剂扫描电镜图((a)藻粉，(b)改性藻粉)；图2为本专利技术实施例中的改性前后藻粉吸附剂全谱图及主要元素X射线光电子能谱分析图谱(XPS)；图3为本专利技术实施例中的改性前后的藻粉能谱图(EDS)以及改性后藻粉吸附锑后能谱图(EDS)。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术实施例提出一种铁锰改性藻类吸附剂的制备方法，包括如下步骤：a)向藻类爆发水体中加入高锰酸盐，混合，得溶液一；b)在步骤a)所得溶液一中加入亚铁盐，混合，静置，得溶液二；c)将步骤b)所得溶液二离心，去除上清液后，将所得沉淀物干燥；d)将步骤c)干燥后的沉淀物碱洗后，离心，同时用超纯水冲洗至中性，然后将处理后沉淀物干燥，研磨，得铁锰改性藻类吸附剂。藻类是一种优良的吸附剂，由于其细胞壁中含有大量的羧基、羟基和氨基，通过表面络合作用可以去除重金属。然而，与其它吸附剂相比，藻类的吸附量较低，且将藻体从水中分离也需要耗费大量资源。本专利技术提出一种改性藻类吸附剂，采用适量的高锰酸盐、亚铁盐直接与藻类爆发水体中的藻细胞进行反应，无需预先分离藻细胞，然后对反应所得产物进行特定处理，最终得到可高效去除水中重金属离子的吸附剂。本专利技术所提出的铁锰改性藻类吸附剂的制备方法，采用藻类和高锰酸盐、亚铁盐作为主要原材料，其来源广泛，价格低廉；且制备工艺简单，省去了藻体从水中分离的工序，直接制备得到吸附剂；并且无二次污染。本专利技术一实施例中，步骤a)中，高锰酸盐与藻细胞的比例为10-15微摩尔的高锰酸盐：(1-50)×108个藻细胞。也即，当体系中高锰酸盐为10-15微摩尔时，体系中藻细胞为(1-50)×108个。具体地，高锰酸盐与藻细胞的比例可以为10μmol：1×108个、15μmol：50×108个、12μmol：25×108个、14μmol：(1-50)×108个等。本专利技术中，高锰酸盐与藻细胞按照该特定比例配合作用，有利于高锰酸盐对藻细胞的适度氧化，从而有利于吸附剂的制备并提高最终所得吸附剂的吸附性能。如高锰酸盐浓度过高，会加剧对藻细胞的氧化，导致藻细胞破裂，破裂后的藻细胞会向水体中释放胞内有机物从而造成水体中有机物浓度的升高；高锰酸盐浓度过低，会使氧化效果减弱从而不利于对藻细胞的改性。需要指出，藻类爆发水体为湖泊、水库等受富营养化污染的藻类爆发水体。其中，藻类为爆发水体中常见藻类，具体可以为蓝藻，如铜绿微囊藻，硅藻或绿藻中的一种或两种以上等。本专利技术一优选实施例中，高锰酸盐和亚铁盐的摩尔比为1：3。此比例为最佳摩尔比，有利于高锰酸盐和亚铁盐之间的反应。高锰酸盐过量，会造成水体中多余锰离子浓度的增加从而污染水体；高锰酸盐过低，会导致亚铁盐的氧化水解不充分，降低对藻细胞的捕集与改性效果。本专利技术中，向体系中投加高锰酸盐后，其可以与藻源有机物反应，破坏藻细胞本身在水中的稳定性，从而提高藻细胞的收集率；后续亚铁盐的投加可迅速转化为新生态三价铁，在此过程中形成的铁锰氧化物可稳定负载在藻体表面，最终经处理成为优质的重金属吸附剂。本专利技术一实施例中，高锰酸盐可以选自高锰酸钾和高锰酸钠中的一种或两种。亚铁盐可以为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、聚合硫酸亚铁、聚合氯化亚铁和聚合硝酸亚铁中的一种或两种以上。本专利技术一实施例中，步骤a)中：混合时进行搅拌，搅拌的转速为200-250rpm，搅拌的时间为2-3min；具体地，搅拌的转速可以为200rpm、220rpm、230rpm、240rpm、250rpm等，搅拌的时间可以为2min、2.5min、3min等。本专利技术一实施例中，步骤b)中，混合时进行搅拌，搅拌的转速为40-50rpm，搅拌的时间为50-80min，静置陈化的时间为4-5h；具体地，搅拌的转速可以为40rpm、45rpm、50rpm等，搅拌的时间可以为50min、60min、70min、80min等，静置陈化的时间可以为4h、4.5h、5h等。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁锰改性藻类吸附剂的制备方法，包括如下步骤：a)向藻类爆发水体中加入高锰酸盐，混合，得溶液一；b)向步骤a)所得溶液一中加入亚铁盐，混合，静置，得溶液二；c)将步骤b)所得溶液二离心，去除上清液后，将所得沉淀物干燥；d)将步骤c)干燥后的沉淀物碱洗后，离心，同时用超纯水冲洗至中性，然后将处理后沉淀物干燥，研磨，得铁锰改性藻类吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种铁锰改性藻类吸附剂的制备方法，包括如下步骤：a)向藻类爆发水体中加入高锰酸盐，混合，得溶液一；b)向步骤a)所得溶液一中加入亚铁盐，混合，静置，得溶液二；c)将步骤b)所得溶液二离心，去除上清液后，将所得沉淀物干燥；d)将步骤c)干燥后的沉淀物碱洗后，离心，同时用超纯水冲洗至中性，然后将处理后沉淀物干燥，研磨，得铁锰改性藻类吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，高锰酸盐与藻细胞的比例为10-15微摩尔的高锰酸盐：(1-50)×108个藻细胞。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)加入的高锰酸盐和所述步骤b)加入的亚铁盐的摩尔比为1：3。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高锰酸盐为高锰酸钾、高锰酸钠中的一种或两种；所述亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、聚合硫酸亚铁、聚合氯化亚铁和聚合硝酸亚铁中的一种或两种以上。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚菁，赵济金，吉庆华，刘会娟，曲久辉，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11