本发明专利技术涉及一种用于地下水除Mn的羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料的制备方法及其应用，将蛭石水洗多次后，酸处理，然后固液分离，再将酸处理后的蛭石水洗至洗液为中性，然后，干燥，备用；将蛭石置于水溶性三价铁盐溶液中，超声震荡30‑60min，获得混合液；边搅拌边向混合液中滴加碱液，直至混合液的pH值为10‑12，然后继续搅拌30‑120min，再恒温陈化，冷却，固液分离，获得复合吸附材料初产品；对复合吸附材料初产品进行水洗，干燥，冷却，获得羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料。本发明专利技术的复合吸附材料稳定性好，易回收，可同时发挥羟基氧化铁强化催化吸附锰离子的活性和蛭石的优良吸附性能，与单独的蛭石相比具有更高的吸附容量，低浓度下Mn吸附容量为2.94mg/g。
Preparation and application of a kind of vermiculite composite adsorption material modified by ferric hydroxide for Mn removal from groundwater
【技术实现步骤摘要】
一种用于地下水除Mn的羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料的制备方法及其应用，尤其涉及一种用于吸附去除含锰地下水中Mn(II)的羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料的制备方法及其应用，属于饮用水处理领域。
技术介绍
我国拥有丰富的地下水资源，但其中不少地区由于水文地质等原因地下水源锰含量超标，称为含锰地下水。长期饮用锰含量超标的地下水容易导致慢性中毒，引起食欲不振、呕吐、腹泻、胃肠道紊乱、大便失常，甚至出现震颤性麻痹，严重危害人的神经系统，还会损伤动脉内壁和心肌，形成动脉粥样斑块，造成冠状动脉狭窄而至冠心病等。同时，锰含量超标会使地下水带有不好的气味，而且还会在卫生器具、洗涤衣物上和管道内壁逐渐沉积，产生锰斑，当管中水流速度和水流方向发生变化时，沉积物泛起会引起“黑水”现象等，使人们难以忍受。我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定锰含量限值为0.1mg/L。因此，锰含量超标的地下水必须经过净化处理才能饮用。有效去除地下水中超标锰离子，是保障居民用水的关键。目前，我国含锰地下水处理的常用方法主要是自然氧化法、接触氧化法和生物氧化法。这些方法主要用于建设有集中式生活饮用水处理厂的规模化处理工艺中，而且其工艺对原水的pH值及工艺操作水平要求较高。然而，我国仍有部分农村地区无集中供水设施，村民直接抽取地下水或者采用小型家用净水器处理后即作为生活饮用水。而目前市面上的小型家用净水器尚无针对地下水锰含量超标的处理功能。因此，当地下水锰含量超标时，这些地方的农村饮水将难以得到安全保障。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料的制备方法，以提升对地下水中Mn(II)的吸附容量和去除率；本专利技术的目的之二在于提供羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料在去除含锰地下水中Mn(II)的应用，使含锰地下水经处理后达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)对Mn(II)的限值规定。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种用于地下水除Mn的羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料的制备方法，包括如下步骤：S1、将蛭石水洗多次后，与稀酸溶液混合，搅拌反应2-4h后，固液分离，再将酸处理后的蛭石水洗至洗液为中性，然后，干燥，备用；S2、将经过S1处理的蛭石置于水溶性三价铁盐溶液中，超声震荡30-60min，获得混合液；S3、边搅拌边向S2获得的混合液中缓慢滴加碱液，直至混合液的pH值为10-12，然后继续搅拌30-120min，再恒温陈化24-60h，冷却，固液分离，获得复合吸附材料初产品；S4、对S3获得的复合吸附材料初产品进行多次水洗，然后干燥，冷却，获得羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料。进一步地，S1中，所述稀酸溶液的pH值为1-3，蛭石和稀酸溶液的质量体积比为1g：10-30mL，优选为1g：20mL；进一步地，所述酸为盐酸和/或硫酸。进一步地，S1和/或S4中，干燥方式为恒温干燥，优选地，干燥温度为80-105℃。可选地，在恒温箱中进行干燥。优选地，S1中，所述蛭石为天然蛭石。进一步地，S1中，干燥后，过40目和60目筛，得到粒径为40-60目的蛭石，备用。一般地，S1中，所述中性可理解为PH＝6.0-7.5，进一步为6.5-7.5。进一步地，S2中，所述水溶性三价铁盐为硝酸铁和/或硫酸铁，优选为硝酸铁。进一步地，S2中，所述水溶性三价铁盐溶液中Fe3+的浓度为0.1-1mol/L，优选为0.25mol/L；水溶性三价铁盐与蛭石的质量比为1:1-4:1，优选为2:1。进一步地，S2中，超声震荡时，控制超声功率为300-600W，可选地，超声震荡在常温下进行，进一步地，超声震荡时，水溶性三价铁盐溶液的温度为20-30℃。进一步地，S3中，恒温陈化时，控制温度为60-200℃，优选为60-100℃，更进一步为70-90℃。申请人反复研究发现，陈化温度控制在60-100℃时，所得复合吸附材料对地下水中锰的去除效果往往格外地好。这是由于在此温度范围内三价铁主要会以FeOOH的形态存在，Mn(II)与FeOOH发生离子络合反应，从而使Mn(II)与FeOOH中的氧以氢键桥连络合，形成FeOO-Mn+或(FeOO)2-Mn的络合结构，从而达到强化吸附，高效去除Mn(II)的效果。进一步地，S3中，所述碱液为氢氧化钠溶液，浓度为1～3mol/L。进一步地，S3中，继续搅拌时间为30-60min。可选地，继续搅拌期间，控制混合液温度为20-30℃。基于同一专利技术构思，本专利技术还提供如上所述的制备方法制备而成的羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料在去除含锰地下水中锰中的应用。一般地，所述锰是指二价锰。进一步地，将待处理含锰地下水和所述羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料混合，恒温振荡；其中，羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料和含锰地下水的质量体积比为0.4-4g：1000mL；进一步地，所述含锰地下水中Mn2+的初始浓度为0.5-3mg/L，pH值为3-9。进一步地，恒温振荡10-180min。本专利技术开发的羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料特别适合于村镇含锰地下饮用水的处理。本专利技术的复合吸附材料对水体中低浓度锰离子具有高效吸附性能，可以本专利技术的吸附材料为核心，构建吸附柱，嵌入小型家用净水器中取代其中的活性炭柱或PP棉滤柱，还可开发成以地下水除锰为目标的小型家用净水器，以解决农村饮用地下水锰含量超标的问题。本专利技术的复合吸附材料用于处理含锰地下水，处理出水锰含量达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定的不超过0.1mg/L，经济高效、安全环保型，特别是对农村地区饮水改造及农村饮用水安全保障均具有很好的现实意义。另外，吸附法除锰易于操作、高效快速、无二次污染，具有广阔的应用前景。本专利技术中所选蛭石是良好的吸附剂。将蛭石用稀酸处理，可去除表面杂质，有利于后续改性；将预处理后的蛭石与水溶性三价铁盐溶液混合后，缓慢滴加碱液调节pH值为10-12并继续反应一定时间，最后在60～100℃高温下恒温陈化反应24-60小时，可形成羟基氧化铁负载物并能牢固粘附于蛭石上。羟基氧化铁具有对Mn(II)的强化催化吸附活性，但单独的羟基氧化铁颗粒细小，难以从水中分离。本专利技术将羟基氧化铁负载在蛭石上，一方面，可实现羟基氧化铁与水溶液的简单分离，增强其在实际水处理应用中的可操作性；另一方面，本专利技术中的羟基氧化铁是在水解过程中新生成的，所以它的粒径小，属于纳米级，比表面积大，与蛭石的层状结构粘合负载量大，不容易脱落，因此，吸附材料的稳定性好，不存在铁离子脱落及二次污染，可很好地发挥羟基氧化铁的强化催化吸附活性、以及蛭石的优良吸附性能，从而实现了对Mn(II)的高效去除。复合吸附材料去除Mn(II)的效果优于单独的蛭石。含锰地下水经本研究开发的复合吸附材料处理后，处理出水中锰含量低于0.1mg本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于地下水除Mn的羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、将蛭石水洗多次后，与稀酸溶液混合，搅拌反应2-4h后，固液分离，再将酸处理后的蛭石水洗至洗液为中性，然后，干燥，备用；/nS2、将经过S1处理的蛭石置于水溶性三价铁盐溶液中，超声震荡30-60min，获得混合液；/nS3、边搅拌边向S2获得的混合液中滴加碱液，直至混合液的pH值为10-12，然后继续搅拌30-120min，再恒温陈化24-60h，冷却，固液分离，获得复合吸附材料初产品；/nS4、对S3获得的复合吸附材料初产品进行多次水洗，然后干燥，冷却，获得羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于地下水除Mn的羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将蛭石水洗多次后，与稀酸溶液混合，搅拌反应2-4h后，固液分离，再将酸处理后的蛭石水洗至洗液为中性，然后，干燥，备用；
S2、将经过S1处理的蛭石置于水溶性三价铁盐溶液中，超声震荡30-60min，获得混合液；
S3、边搅拌边向S2获得的混合液中滴加碱液，直至混合液的pH值为10-12，然后继续搅拌30-120min，再恒温陈化24-60h，冷却，固液分离，获得复合吸附材料初产品；
S4、对S3获得的复合吸附材料初产品进行多次水洗，然后干燥，冷却，获得羟基氧化铁改性蛭石复合吸附材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述稀酸溶液的pH值为1-3，蛭石和稀酸溶液的质量体积比为1g：10-30mL；进一步地，所述酸为盐酸和/或硫酸。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1和/或S4中，干燥方式为恒温干燥，优选地，干燥温度为80-105℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述水溶性三价铁盐为硝酸铁和...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴慧英，粘雅馨，黄博凡，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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