本发明专利技术提供了一种球形MnO2/Al2O3及其成型制备方法。本发明专利技术采用油柱成型法，以铝溶胶为粘结剂，在铝溶胶的溶胶-凝胶化过程将二氧化锰粉末制备成球形颗粒，由于铝溶胶在成型及老化过程中产生大量介孔结构，有效提高成型后球体的比表面和传质能力。该球形MnO2/Al2O3具有球形度好，表面光滑，颗粒尺寸分布窄（±5%）的优良特性。其物性可在一定范围内有效调节，比表面积为60~80m2/g，孔容为0.01~0.3cc/g，平均孔径为2~10nm，颗粒直径为1~3mm，堆密度为0.50~0.90g/cm3，压碎强度为10~30N/粒。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种球形MnO2/ Al2O3及其制备方法，该球形MnO2/ Al2O3表面光滑，球形度良好，尺寸均一，该球形MnO2/ Al2O3可作为吸附剂和催化剂。
技术介绍
二氧化锰有多种晶型，其中8 -MnO2具有独特晶体结构，使其具有零点电荷低、比表面大、表面酸性位多、粒径小、空隙率高、结晶性差、吸附活性高、氧化和催化活性高等特点，是一种优良的吸附和催化材料。其对水中的一些重金属离子，对苯酚和有机染料废水中的有机物等均有良好的吸附能力。作为一种高效的净水材料，S-MnO2越来越多的应用于治理水中污染物。 文献P.Julius Pretorius, Peter ff. Linder, Applied Geochemistry, Volume16，Issues 9-10，July 2001, Pages 1067-1082采用高锰酸钾作为氧化剂对硫酸锰或硝酸锰等进行氧化均获得了 S-Mn02。在900 mL去离子水中加入5. 2 g Mn (NO3) 2 *4H20，再用滴管加入10 mL包含2. 2 g KMnO4和I. 6 g KOH的混合液，然后对混合液连续搅拌I小时，静置30分钟弃去上层清液。剩余液体通过离心20分钟获得浓缩液，再用蒸馏水进行充分洗涤后蒸干，获得S-Mn02。文献JiantuanGe, Jiuhui Qu, Journal of Hazardous Materials, Volume 100,Issues 1-3，27 June 2003, Pages 197-207 采用 MnO2 对酸性偶氮染料 B (ARB)进行脱色研究，同时采用超声波辐射来加速脱色过程。结果表明，MnO2对ARB的脱色效率受pH值的影响明显，随着pH值的降低脱色效率增加。另外SO/—和NO3 —对ARB在MnO2上的吸附有竞争趋势。当加入超声波辐射时，脱色效率增加。文献Hoeksra. Manufacture of spheroidal alumina particles USP 2620314,1952-11-09将铝粉或者铝屑溶解于铝盐溶液或者稀盐酸溶液中制备酸性铝溶胶，然后在低温下使铝溶胶与促凝剂混合，混合溶液经分散后进入热的油柱中成型，再在较高温度和压力下进行老化使促凝剂完全分解，最后经洗涤、干燥、焙烧得到具有一定晶型和孔结构的球形氧化铝。以上文献均只提到二氧化锰粉末的制备，没有涉及可工业化应用的成型方法。粉末状产品分离困难，不适宜应用于工业的连续作业体系中，选择氧化铝作为二氧化锰粉末的粘结剂，不但不改变其原有吸附性能，而且可提高二氧化锰的机械强度和改善孔结构，因此，利用油柱成型法将其制成球形颗粒，对拓展其应用前景有实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种球形MnO2/ Al2O3，本专利技术的另一目的是提供该球形MnO2/Al2O3的制备方法。本专利技术提供的球形MnO2/ Al2O3中二氧化锰的质量分数为10 90%，比表面积为60 80 m2/g，孔容为0.01 0.3 cc/g，平均孔径为2 10 nm，颗粒直径为I 3 mm，堆密度为0.50、. 90 g/cm3，压碎强度为1(T30 N/粒，且表面光滑，尺寸均一。球形MnO2/ Al2O3制备流程是先将锰盐与高锰酸钾反应制备二氧化锰粉末，再利用铝粉与盐酸反应制备铝溶胶。将二氧化锰粉末混入铝溶胶中高速搅拌制备混合浆液，再利用油柱成型法制备得到MnO2/ Al2O3球形颗粒， 该球形MnO2/ Al2O3具体制备步骤如下 A :将二价锰盐和高锰酸钾分别配制成质量百分含量为1(T20%的溶液，将两者按摩尔比7 5混合，常温搅拌反应f 3小时，离心分离1(T20分钟，去除上清液，清洗沉淀51遍，80^150 °C干燥2 10小时制得二氧化锰粉末； 所述的二价锰盐是硫酸锰、氯化锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种。B :将纯度大于99. 8%的铝粉加入到质量百分含量为5 20%的稀盐酸或质量百分含量为15 25%的结晶氯化铝溶液中，在9(T100 °C条件下使铝粉溶解，制备铝溶胶；铝粉加入量按照使铝溶胶中铝的质量百分含量为5 20%确定，较好铝含量是1(T15%，且铝溶胶中Al/Cl的质量比为0. 3^3 ;较好的A1/C1质量比是0. 5^1. 5 ； C :将步骤A的二氧化锰粉末加入到步骤B制得的铝溶胶中，使铝溶胶和二氧化锰的质量比为广2 1 ;加水使其中固体的质量含量为If 20%，高速搅拌混合均匀，再溶入有机胺，并使体系中Ai3+:有机胺的摩尔比为1:0. ro. 5，充分混合后通过分散滴头滴入温度为50^110 °C的成型油柱中成型；从油中分离出凝胶球，在老化釜中于100 180 °C老化广20小时； 所述的有机胺是六次甲基四胺、尿素或二者的混合物，较好的是六次甲基四胺； 所述的成型油是定子油、真空泵油、机床油或食用油，较好的是真空泵油或食用油； D :将步骤C老化好的小球洗涤至无氯离子，于50 120 °C干燥5 20小时，200^400 V焙烧4 10小时，得到球形MnO2/ A1203。用Shimadzu XRD-6000型X射线衍射仪分析球形二氧化猛样品的晶体结构(Cu靶，Ka辐射源，』为0.15406 nm，扫描速度5° /min，扫描范围10 70° )。结果见图2，由图可知制备的二氧化锰粉末结晶性能差，在2 0分别为现在11. 66°、28. 32°、39. 18°和66.10°处出现了明显的衍射峰，与S-MnO2特征衍射峰相一致。氧化铝的加入出现拟薄水铝石的特征衍射峰，且随氧化铝比例的增加而加强。用Bruker Vector 22型傅里叶变换红外光谱仪对样品的组成和结构进行分析(样品与KBr的质量比为I / 100)。结果见图3，波数600CHT1附近的特征峰为MnO2的红外特征峰，氧化铝的加入出现拟薄水铝石的特征峰。用美国Quanta公司AS_1C_VP型比表面一孔径分布测定仪表征样品的比表面、孔径及孔径分布。用YHKC-2A型压碎强度测定仪对小球的强度进行测定，随机取24粒测定强度值，剔除两个最大值和最小值后取平均值。测试结果表明，按上述方法制备的球形MnO2/ Al2O3的各项性能是二氧化锰的质量百分比为10、0 %，比表面积为6(T80 m2/g，孔容为0. OfO. 3 cc/g，平均孔径为2 10 nm,颗粒直径为I 3 mm，堆密度为0. 50 0. 90 g/cm3，压碎强度为10 30 N/粒。本专利技术的优点在于利用油柱成型法将原先的粉末制成了球形产品，产品具有球形载体的优点大的比表面积和高的压碎强度，氧化铝的引入提高了产品比表面积，强度和传质性能。另作为粘结剂的氧化铝具有比表面大，强度高，孔结构优良，吸附和传质效果好的优点。该球形MnO2/ Al2O3在用作吸附剂和催化剂时，其在床层中堆砌均匀，颗粒之间以点相接触，能够有效降低床层压降并避免沟流现象，大大提高了传质和催化效果等。附图说明图I是实施例I得到产品的外观数码照片。图2是实施例1-2和对比例得到产品的XRD谱图。其中曲线号对应实施例序号。图3是实施例1-2和对比例得到产品 的IR谱图。其中曲线号对应实施例序号。图4是实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种球形MnO2/ Al2O3制备方法，具体制备步骤如下 A :将二价锰盐和高锰酸钾分别配制成质量百分含量为1(T20%的溶液，将两者按摩尔比7 5混合，常温搅拌反应f 3小时，离心分离1(T20分钟，去除上清液，清洗沉淀51遍，80^150 °C干燥2 10小时制得二氧化锰粉末；所述的二价锰盐是硫酸锰、氯化锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种； B :将纯度大于99. 8%的铝粉加入到质量百分含量为5 20%的稀盐酸或质量百分含量为15^25%的结晶氯化铝溶液中，在9(T100 °C条件下使铝粉溶解，制备铝溶胶；铝粉加入量按照使铝溶胶中铝的质量百分含量为5 20%确定，且铝溶胶中A1/C1的质量比为0. 3^3 ； C :将步骤A的二氧化锰粉末加入到步骤B制得的铝溶胶中，使铝溶胶和二氧化锰的质量比为广2 1 ;加水使其中固体的质量含量为If 20%，高速搅拌混合均匀，再溶入有机胺，并使体系中Ai3+:有机胺的摩尔比为1:0. ro. 5，充分混合后通过分散滴头滴入温度为50^110 °C的成型油柱中成型；从油中...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯拥军，胡丰，李殿卿，冯俊婷，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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