水钠锰矿/富里酸复合吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种水钠锰矿/富里酸复合吸附剂及其制备方法和应用，该制备方法包括：分别将高锰酸钾、钠盐与水混合制成混合溶液，将氯化锰、富里酸与水混合制成混合溶液，将这两种混合溶液混合，搅拌，得到水钠锰矿/富里酸复合吸附剂。本发明专利技术制备的复合吸附剂具有比表面积大、吸附位点多、吸附量大、稳定性好、绿色环保等优点，是一种成本低廉、性能优异的新型重金属离子吸附剂，可以广泛用于吸附水体中的重金属离子，吸附效果好、吸附效率高，有着很高的使用价值和很好的应用前景，对于实现重金属污染废水的有效治理具有十分重要的现实意义。本发明专利技术制备方法还具有工艺简单、过程可控、可连续生产等优点，适合于大规模制备，便于工业化应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
水钠锰矿/富里酸复合吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于重金属污染防治领域，涉及一种重金属吸附材料，具体涉及一种水钠锰矿/富里酸复合吸附剂及其制备方法，还涉及该水钠锰矿/富里酸复合吸附剂在吸附溶液体系中重金属离子方面的应用。

技术介绍

[0002]重金属进入到水体中，会对环境和人类带来极大的危害。例如，镉工业采矿、选矿和冶炼等过程中产生的大量高浓度含镉废水排放是镉污染物的主要来源，由此还会造成饮用水、土壤等的污染。全球70％的河流/湖泊正遭受着不同程度的镉污染，在天然水体中微量(0.01～0.001mg/L)的重金属镉就可以产生毒性效应，对人体器官特别是肾脏造成很大的危害。因此，如何让含重金属废水在排放前达标，是一项刻不容缓的科学任务。
[0003]目前，含重金属废水处理技术主要有化学混凝沉淀、电化学沉淀、离子交换、膜处理技术、吸附法等，其中吸附法是处理水体重金属污染最常用的技术之一，因此，寻找高效廉价环保的吸附材料亦成为了研究热点。水钠锰矿晶型弱，颗粒较细，常具有电荷零点低、阳离子交换量高、氧化能力强等优点，因此对水体及土壤中重金属的吸附解吸和氧化还原过程起着重要作用。然而，目前制备得到水钠锰矿纳米颗粒存在易团聚、水溶液中稳定性差等缺点，会降低其比表面积并限制其反应活性。近年，已有大量利用金属氧化物与水钠锰矿复合制备吸附剂的研究，但是这些吸附剂主要是通过吸附反应进行复合，由此制得的吸附剂表面的金属氧化物稳定性差，容易解吸造成二次污染。因此，获得一种比表面积大、吸附位点多、吸附量大、稳定性好、绿色环保的水钠锰矿基复合吸附剂，对于重金属废水的有效处理具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种比表面积大、吸附位点多、吸附量大、稳定性好、绿色环保的水钠锰矿/富里酸复合吸附剂及其制备方法和应用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种水钠锰矿/富里酸复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将高锰酸钾、钠盐与水混合，得到混合溶液1；将氯化锰、富里酸与水混合，得到混合溶液2；
[0008]S2、将混合溶液1与混合溶液2混合，搅拌，得到水钠锰矿/富里酸复合吸附剂。
[0009]上述的水钠锰矿/富里酸复合吸附剂的制备方法，进一步改进的，步骤S1中，所述混合溶液1中高锰酸钾的浓度为0.02mol/L～0.5mol/L；所述混合溶液1中钠盐的浓度为0.03mol/L～0.15mol/L；所述钠盐为氢氧化钠；所述混合溶液2中氯化锰的浓度为0.02mol/L～0.5mol/L；所述混合溶液2中富里酸的浓度为3g/L～9.5g/L。
[0010]上述的水钠锰矿/富里酸复合吸附剂的制备方法，进一步改进的，步骤S2中，将混
合溶液2加入到混合溶液1中，所述混合溶液2的加入速率为1.5mL/min～2mL/min；所述混合溶液2与混合溶液1的体积比为1∶1.9～2.1；所述搅拌的时间为18h～24h。
[0011]上述的水钠锰矿/富里酸复合吸附剂的制备方法，进一步改进的，步骤S2中，所述混合溶液2的加入速率为1.67mL/min；所述混合溶液2与混合溶液1的体积比为1∶2；所述搅拌的时间为22h。
[0012]上述的水钠锰矿/富里酸复合吸附剂的制备方法，进一步改进的，步骤S2中，所述搅拌完成后，还包括以下处理：对搅拌后得到的产物进行离心、洗涤、干燥、研磨、过筛；所述洗涤是以去离子水为洗涤液对离心所得沉淀进行清洗，直至洗涤液的电导率小于10μS
·
cm
‑1；所述过筛的筛孔大小为80目。
[0013]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种水钠锰矿/富里酸复合吸附剂，包括水钠锰矿和富里酸；所述富里酸负载在水钠锰矿的表面、孔隙和片层中；所述水钠锰矿/富里酸复合吸附剂中富里酸的质量含量为2％～20％。
[0014]上述的水钠锰矿/富里酸复合吸附剂，进一步改进的，由上述的制备方法制得。
[0015]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种上述的水钠锰矿/富里酸复合吸附剂在处理重金属废水中的应用。
[0016]上述的应用，进一步改进的，所述应用包括以下步骤：将水钠锰矿/富里酸复合吸附剂与重金属废水混合，搅拌，完成对废水中重金属的处理；所述水钠锰矿/富里酸复合吸附剂与重金属废水的质量体积比为0.1g∶300mL。
[0017]上述的应用，进一步改进的，所述重金属废水中的重金属离子为Cd
2+
；所述重金属废水中重金属离子的初始浓度≤200mg/L；所述重金属废水的pH值为6；所述搅拌的时间为24h。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0019](1)针对现有水钠锰矿存在的易团聚、稳定性等缺陷以及水钠锰矿基复合吸附剂中存在的稳定性差、容易造成二次污染等缺陷，本专利技术创造性的提出了一种水钠锰矿/富里酸复合吸附剂的制备方法，在水钠锰矿的形成过程中同步加入富里酸，从而可以利用共沉淀反应将富里酸均匀分散并负载在水钠锰矿的表面，以及负载在水钠锰矿的孔隙和片层中，其中通过将富里酸均匀分散在水钠锰矿表面，不仅有利于提高水钠锰矿纳米颗粒的分散性，从而有利于提高吸附剂的比表面积和吸附容量，而且由于富里酸是一种天然的有机络合物，其表面具有大量的负电荷和金属离子络合位点，因而将富里酸均匀负载于水钠锰矿上，可提供大量的重金属离子吸附位点，也有利于提高吸附剂对重金属离子的吸附量，与此同时，将富里酸负载负载在水钠锰矿的孔隙和片层中，使得富里酸在水环境中的稳定性更好，从而有利于提高吸附剂的使用寿命，能够多次、长时间的用于吸附废水中的重金属离子，经济效益更佳。另外，与金属氧化物相比，本专利技术中采用的富里酸是一种生物质材料，安全性更好、价格更加低廉，因而有利于获得低成本、绿色环保的吸附材料。本专利技术中制备的水钠锰矿/富里酸复合吸附剂具有比表面积大、吸附位点多、吸附量大、稳定性好、绿色环保等优点，是一种成本低廉、性能优异的新型重金属离子吸附剂，可以广泛用于吸附水体中的重金属离子，且吸附效果好、吸附效率高，有着很高的使用价值和很好的应用前景，对于实现重金属污染废水的有效治理具有十分重要的现实意义。同时，本专利技术制备方法还具有工艺简单、过程可控、可连续生产等优点，适合于大规模制备，便于工业化应用。
[0020](2)本专利技术制备方法中，将含富里酸的混合溶液2加入到含高锰酸钾的混合溶液1中，通过优化含富里酸的混合溶液2的加入速率为1.5mL/min～2mL/min，特别的，加入速率为1.67mL/min，有利于形成更加分散的复合体颗粒，使得材料的比表面积更大，吸附性能更优；同时，还优化了含高锰酸钾、钠盐、氯化锰、富里酸的混合液的搅拌时间为18h～24h，通过优化搅拌时间为18h～24h，特别的，搅拌时间为22h，使共沉淀反应达到平衡，将富里酸均匀分散并负载在水钠锰矿的表面，以及负载在水钠锰矿的孔隙和片层中，这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水钠锰矿/富里酸复合吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将高锰酸钾、钠盐与水混合，得到混合溶液1；将氯化锰、富里酸与水混合，得到混合溶液2；S2、将混合溶液1与混合溶液2混合，搅拌，得到水钠锰矿/富里酸复合吸附剂。2.根据权利要求1所述的水钠锰矿/富里酸复合吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述混合溶液1中高锰酸钾的浓度为0.02mol/L～0.5mol/L；所述混合溶液1中钠盐的浓度为0.03mol/L～0.15mol/L；所述钠盐为氢氧化钠；所述混合溶液2中氯化锰的浓度为0.02mol/L～0.5mol/L；所述混合溶液2中富里酸的浓度为3g/L～9.5g/L。3.根据权利要求1或2所述的水钠锰矿/富里酸复合吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将混合溶液2加入到混合溶液1中，所述混合溶液2的加入速率为1.5mL/min～2mL/min；所述混合溶液2与混合溶液1的体积比为1∶1.9～2.1；所述搅拌的时间为18h～24h。4.根据权利要求3所述的水钠锰矿/富里酸复合吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述混合溶液2的加入速率为1.67mL/min；所述混合溶液2与混合溶液1的体积比为1∶2；所述搅拌的时间为22h。5.根据权利要求4所述的水钠锰矿/富里酸复合吸附剂的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠武，金昌盛，聂小东，彭博，刘窑军，曹伟成，陈佳，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：