一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法及强化氧化过滤应用技术

一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法及强化氧化过滤应用，它涉及一种催化剂的制备方法及强化氧化过滤应用。本发明专利技术的目的是要解决现有除锰技术难以满足去除多种类重金属污染的需求，且熟化周期长、投氯量大、催化活性低和去除重金属效果差的问题。方法：一、吸附；二、制备载锰沸石颗粒；三、构建载锰沸石滤柱、载锰沸石滤罐或载锰沸石滤池；四、动态构建含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤柱、沸石滤罐或沸石滤池。一种纳米层状锰催化剂用于去除含有重金属的水中的重金属。本发明专利技术制备的新生态纳米层状锰催化剂对铁、砷、铊、钼、铅的去除率达95％以上，且能保证出水长期稳定达标。本发明专利技术可获得一种新生态纳米层状锰催化剂。本发明专利技术可获得一种新生态纳米层状锰催化剂。本发明专利技术可获得一种新生态纳米层状锰催化剂。

【技术实现步骤摘要】
一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法及强化氧化过滤应用


[0001]本专利技术涉及一种催化剂的制备方法及强化氧化过滤应用。

技术介绍

[0002]溶解性锰(Mn
2+
)超标是地下水常见问题，近年来由于经济发展，江、河、湖、水库等地表水富营养化严重，导致底泥中溶解性锰释放，出现季节性锰超标问题；另一方面，由于地下水回灌的问题，地表水中Mn
2+
容易渗流进入地下水，造成地下水锰污染；地表水、地下水中共存的铁、砷等重金属则进一步加剧了锰污染的复杂性。地表水、地下水的交互锰污染，导致出厂水锰超标，是我国饮用水厂长期以来面临的重大难题。
[0003]目前，地下水除锰技术应用较多的是曝气接触氧化过滤除锰，通常认为溶解性锰与水中溶解性氧在适当的pH值条件下可缓慢形成锰质活性滤膜，具有接触氧化除锰的效果，但锰质活性滤膜的成熟期需要数个月以上，且活性较弱，出水除锰效果不稳定。生物除锰技术加深了对曝气接触氧化除锰机理的认识，并提出了生化氧化除锰工艺。然而，生物氧化除锰调试运行难度大、启动周期长、除锰效率低，大规模工程应用难度较大。
[0004]地表水除锰多采用化学氧化法，常用的氧化剂为高锰酸钾、次氯酸钠。高锰酸钾投量难以控制，过量时会造成沉淀池和滤池出水出现红色。单独投氯氧化水中Mn
2+
效果不好，水厂投氯量远大于理论化学计量比(1.3mg有效氯/mgMn
2+
)。地表水、地下水投氯后，经石英砂滤池长期过滤，能在砂表面形成一层具有催化活性的锰质滤膜，但仍存在熟化周期长、催化活性低、水力阻力大、除锰效果不稳定等问题。此外，地表水、地下水除锰过程中常伴随铁、砷、铊、钼、铅等重金属污染，现有除锰技术难以满足去除多种类重金属污染的需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是要解决现有除锰技术难以满足去除多种类重金属污染的需求，且熟化周期长、投氯量大、催化活性低和去除重金属效果差的问题，而提供一种纳米层状锰催化剂的制备方法及应用。
[0006]一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法，是按以下步骤完成的：
[0007]一、吸附：
[0008]在往复振荡条件下将多孔沸石颗粒浸入到二价锰溶液中用以吸附Mn
2+
，吸附完成后，倒掉二价锰溶液，得到吸附有Mn
2+
的沸石颗粒；
[0009]二、制备载锰沸石颗粒：
[0010]将吸附有Mn
2+
的沸石颗粒浸入到高锰酸钾和碱的混合溶液中吸附，吸附完成后冲洗，再自然晾干，得到载锰沸石颗粒；
[0011]三、构建载锰沸石滤柱、载锰沸石滤罐或载锰沸石滤池：
[0012]以载锰沸石颗粒作为滤料，以石英砂、鹅卵石和锰砂中的一种或几种的组合作为承托层，构建载锰沸石滤柱、滤罐或滤池；
Mn2p
3/2
图，图中1为MnO，2为Mn3O4/Mn2O3/Mn(OH)O，3为MnO2，4为Mn2p
3/2
；
[0030]图10为利用实施例一制备的表面含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤柱去除水中重金属的效果图。
具体实施方式
[0031]以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本专利技术的范围。
[0032]具体实施方式一：本实施方式一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法，是按以下步骤完成的：
[0033]一、吸附：
[0034]在往复振荡条件下将多孔沸石颗粒浸入到二价锰溶液中用以吸附Mn
2+
，吸附完成后，倒掉二价锰溶液，得到吸附有Mn
2+
的沸石颗粒；
[0035]二、制备载锰沸石颗粒：
[0036]将吸附有Mn
2+
的沸石颗粒浸入到高锰酸钾和碱的混合溶液中吸附，吸附完成后冲洗，再自然晾干，得到载锰沸石颗粒；
[0037]三、构建载锰沸石滤柱、载锰沸石滤罐或载锰沸石滤池：
[0038]以载锰沸石颗粒作为滤料，以石英砂、鹅卵石和锰砂中的一种或几种的组合作为承托层，构建载锰沸石滤柱、滤罐或滤池；
[0039]四、动态构建含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤柱、沸石滤罐或沸石滤池：
[0040]向含锰水源中投加次氯酸钠，混合，得到含有次氯酸钠和锰的水源；将含有次氯酸钠和锰的水源引入到载锰沸石滤柱、载锰沸石滤罐或载锰沸石滤池中，运行过程中在滤料表面动态生成新生态纳米层状锰催化剂，得到表面含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤柱、表面含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤罐或表面含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤池。
[0041]本实施方式的有益效果：
[0042]一、本实施方式中含有纳米层状锰催化剂的沸石滤柱、表面含有纳米层状锰催化剂的沸石滤罐和表面含有纳米层状锰催化剂的沸石滤池的构建过程简单易行，运行开始即可在滤料表面形成纳米层状锰催化剂，实际投氯量小于理论化学计量比投氯量(1.3mg有效氯/mgMn
2+
)，在中性pH条件下氧化Mn
2+
的速率依然较快；
[0043]二、本实施方式的方法能够实现快速稳定除锰，受原水水质影响小，工艺流程简单，运行操作易于实现；既可用于集中供水的水厂，也可做成一体化设备用于处理农村地下水，且价格低廉，使用方便，在水处理行业有着广阔的应用前景，经济效益可观；
[0044]三、本实施方式制备的新生态纳米层状锰催化剂对铁、砷、铊、钼、铅的去除率达95％以上，且能保证出水长期稳定达标。
[0045]本实施方式可获得一种新生态纳米层状锰催化剂。
[0046]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的多孔沸石颗粒的粒径为0.01mm～10mm，孔隙率为30％～75％，孔径为0.3nm～1nm；步骤一中所述的往复振荡的转速为50转/分钟～500转/分钟，振幅为10mm～30mm。其它步骤与具体实施方
式一相同。
[0047]具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的二价锰溶液为硫酸锰溶液、硝酸锰溶液和氯化锰溶液中的一种或其中几种的混合液；步骤一中所述的二价锰溶液的浓度为0.01mol/L～1mol/L；步骤一中所述的吸附时间为0.1h～72h。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
[0048]具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤二中所述的高锰酸钾和碱的混合溶液中高锰酸钾的浓度为0.01mol/L～1mol/L，碱的浓度为0.01mol/L～1mol/L，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的一种或其中几种的混合物；步骤二中所述的吸附时间为0.1h～72h。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
[0049]具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法，其特征在于一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法是按以下步骤完成的：一、吸附：在往复振荡条件下将多孔沸石颗粒浸入到二价锰溶液中用以吸附Mn
2+
，吸附完成后，倒掉二价锰溶液，得到吸附有Mn
2+
的沸石颗粒；二、制备载锰沸石颗粒：将吸附有Mn
2+
的沸石颗粒浸入到高锰酸钾和碱的混合溶液中吸附，吸附完成后冲洗，再自然晾干，得到载锰沸石颗粒；三、构建载锰沸石滤柱、载锰沸石滤罐或载锰沸石滤池：以载锰沸石颗粒作为滤料，以石英砂、鹅卵石和锰砂中的一种或几种的组合作为承托层，构建载锰沸石滤柱、滤罐或滤池；四、动态构建含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤柱、沸石滤罐或沸石滤池：向含锰水源中投加次氯酸钠，混合，得到含有次氯酸钠和锰的水源；将含有次氯酸钠和锰的水源引入到载锰沸石滤柱、载锰沸石滤罐或载锰沸石滤池中，运行过程中在滤料表面动态生成新生态纳米层状锰催化剂，得到表面含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤柱、表面含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤罐或表面含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤池。2.根据权利要求1所述的一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法，其特征在于步骤一中所述的多孔沸石颗粒的粒径为0.01mm～10mm，孔隙率为30％～75％，孔径为0.3nm～1nm；步骤一中所述的往复振荡的转速为50转/分钟～500转/分钟，振幅为10mm～30mm。3.根据权利要求1所述的一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法，其特征在于步骤一中所述的二价锰溶液为硫酸锰溶液、硝酸锰溶液和氯化锰溶液中的一种或其中几种的混合液；步骤一中所述的二价锰溶液的浓度为0.01mol/L～1mol/L；步骤一中所述的吸附时间为0.1h～72h。4.根据权利要求1所述的一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法，其特征在于步骤二中所述的高锰酸钾和碱的混合溶液中高锰酸钾的浓度为0.01mol/L～1mol/L，碱的浓度为0.01mol/L～1mol/L，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的一种或其中几种的混合物；步骤二中所述的吸附时间为0.1h～72h。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王盼盼，马军，王晗，刘晴靓，张云飞，伊俊达，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：