本发明专利技术属于复合材料技术领域，具体涉及一种用于处理含铅废水的氧化锰硅藻土复合吸附剂及制备方法。本发明专利技术的复合吸附剂，其成分按质量百分比为5-40%氧化锰和60-95%硅藻土，其制备方法是将硅藻土分散到可溶性低链有机物溶液中，搅拌然后过滤，然后于400-800°C煅烧，煅烧产物加入到高锰酸钾溶液中微波加热处理5～60分钟，经微波热处理后的产物过滤收集，洗涤并烘干后得到氧化锰硅藻土复合吸附剂。采用本发明专利技术方法制备的氧化锰硅藻土复合吸附剂可以有效去除污废水中的铅离子，1小时吸附可将60mg/L的铅溶液吸附98%以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种。
技术介绍
铅是工业中应用较多的一种有毒重金属，在电镀、冶金、化工等行业中产生大量含铅废水，如果不经处理而直接将其排放到自然环境中，铅会在水体或相应生物体内富集并最终经食物链进入人体，造成很大的毒害作用。消除工业排放废水中铅离子的技术手段较多，包括离子交换、化学沉淀、膜法、电解和吸附等。其中吸附法是处理污废水中重金属离子污染的最有效方法之一，该方法的特点在于操作简单、重金属可回收利用、一般不会产生二次污染，通常适合于处理量大、重金属离子浓度较低的污废水体系。吸附法处理废水中铅污染物的原理是以高比表面积的无机材料作为吸附剂，通过物理吸附、化学吸附或离子交换等机制将铅的各种形态的离子吸附在吸附剂表面，从而将铅污染物富集并去除，这一技术的关键在于使用比表面积高、与铅离子作用力强的材料作为吸附剂。目前，用于铅污染物去除的吸附剂主要有天然多孔矿物材料、人工合成无机纳米材料和有机材料三大类，包括硅藻土、沸石、膨润土、火山灰、活性炭、纳米氧化钛、氧化铝、氧化锰、氧化铁和聚苯二胺等。对于多孔天然矿物材料而言，由于其表面与水中铅离子的吸附作用往往不强，对铅污染物的去除能力一般，常需要进一步在表面修饰功能分子提高吸附能力，另一方面，人工合成吸附材料的粒径往往较小，位于纳米尺度，目的是为了通过降低尺寸提高吸附剂比表面积，从而提供更多的铅离子吸附位点。论文曾公开了一种纳米水合氧化猛的制备方法(Su, Q.，Pan, B.，Wan, S.，Zhang, W.，& Lv, L. (2010). Use ofhydrous manganese dioxide as a potential sorbent for selective removal of lead,cadmium, and zinc ions from water. Journal of colloid and interface science,349(2)，607 - 12. doi:10. 1016/j. jcis. 2010. 05. 052)，尽管这种纳米材料对铅离子有较高的去除能力，但由于纳米材料具有难以克服的团聚倾向，在实际应用过程中很容易降低其使用效果。一种广为接受和应用的解决纳米吸附剂团聚问题的方法是将纳米吸附剂与天然多孔材料复合，申请号为200610008135.8的中国专利“一种铁锰复合氧化物/硅藻土吸附剂的制备、使用及再生方法”公开了将硅藻土加入铁锰复合氧化物的制备溶液中并震荡30-60分钟，然后经陈化、水洗、干燥获得复合材料吸附剂用于水中的砷污染物处理；申请号为200810025795. 6的中国专利“用于去除水中Cr6+的纳米磁铁矿/硅藻土复合物的制备方法”公开了将硅藻土粉末加入铁盐溶液中，然后控制反应溶液的PH值使氧化铁在硅藻土的孔道内生成获得了用于吸附去除水用六价铬离子的吸附剂，这一技术的核心在于在制备纳米吸附剂的过程中引入天然多孔材料，控制合成制备条件使纳米材料在多孔材料的孔道中形核并生长，并最终使纳米吸附剂无法团聚，然而，由于作为基体的多孔材料并没有参与反应，纳米吸附剂在多孔材料孔道内外形核生长的机理是等同的，更进一步，由于反应介质在多孔材料孔道内扩散困难，会导致更多的材料直接在多孔材料的孔外结构外部形成，这部分材料在应用过程中仍然面临团聚问题带来的吸附效率下降。因而，亟需开发和研究一种新的材料制备方法，既可以在多孔天然材料表面进行修饰有能够完全避免制备出功能纳米材料的团聚。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种，目的是通过原位反应的方法在硅藻土表面均匀生成一层可以作为吸附材料的氧化锰材料，快速高效地去除含铅废水中的铅。一种用于处理含铅废水的氧化锰硅藻土复合吸附剂，其成分按质量百分比为5-40%氧化锰和60-95%硅藻土。 —种用于处理含铅废水的氧化锰硅藻土复合吸附剂的制备方法按照以下步骤进行 (1)将硅藻土分散到质量浓度2 30wt%的可溶性低链有机物溶液中，硅藻土的加入量为200-300g/L有机物溶液,搅拌5分钟-5小时,然后过滤,将得到的固体物干燥后置于真空或氮气气氛炉中，于400-800° C煅烧30分钟 5小时； (2)将煅烧产物加入到浓度为20 100g/L的高锰酸钾溶液中微波加热处理5 60分钟，煅烧产物的加入量为10 75 g/L高锰酸钾溶液，微波功率控制在500 W 4kW，发生的反应是 4KMhO 4 + 3C + H2O 3MnO 2 + K2 CO3 + 2KHCOs ； (3)将经微波热处理后的产物过滤收集，洗涤并烘干后得到氧化锰硅藻土复合吸附剂。所述的可溶性低链有机物是葡萄糖、可溶性淀粉、蔗糖或环糊精。与现有技术相比，本专利技术的特点和有益效果是 目前利用氧化物纳米材料修饰硅藻土制备铅离子吸附剂技术中都需要将硅藻土浸泡于生成氧化物纳米材料的反应溶液中，纳米氧化物在一定的温度下通过溶解度过饱和形核并长大，硅藻土材料本身并不参与反应，因而所得到纳米氧化物不只分布在硅藻土的孔道结构中，而且在孔道结构外也有生成，这些纳米粒子往往容易发生团聚并导致复合吸附剂的性能下降。另外，由于纳米氧化物不能紧密结合于硅藻土孔道结构的表面，这部分氧化物粒子即使在吸附铅等重金属离子后也难以被有效分离，容易造成二次污染，而在本专利技术技术方案中，由于水分子较大的表面张力，葡萄糖等有机物在干燥并碳化过程中在硅藻土表面生成均匀的碳覆盖层，纳米氧化锰粒子通过消耗这层碳得以生成并且当碳被完全消耗时反应即停止。因而生成的氧化锰纳米粒子全部牢固结合于硅藻土孔结构表面上，在复合材料中没有单独的氧化锰纳米粒子，有效解决了纳米材料由于尺寸小导致的团聚现象和回收困难。采用本专利技术方法制备的氧化锰硅藻土复合吸附剂可以有效去除污废水中的铅离子，I小时吸附可将60 mg/L的铅溶液吸附98%以上。附图说明图I是本专利技术实施例I制备的氧化锰硅藻土复合吸附剂的低倍扫描电子显微镜 图2是本专利技术实施例I制备的氧化锰硅藻土复合吸附剂的低倍扫描电子显微镜 图3是本专利技术实施例I制备的氧化锰硅藻土复合吸附剂的EDX元素分析能谱； 图4是本专利技术实施例I制备的氧化锰硅藻土复合吸附剂对初始浓度60 mg/L铅离子溶液的吸附动力学曲线； 图5是本专利技术实施例2制备的氧化锰硅藻土复合吸附剂对初始浓度80 mg/L铅离子溶液的吸附动力学曲线； 图6是本专利技术实施例3制备的氧化锰硅藻土复合吸附对不同浓度铅离子溶液的等温吸附线。具体实施例方式本专利技术实施例中采用的硅藻土产自吉林省长白地区； 对氧化锰硅藻土复合吸附剂表面观察和EDX能谱分析使用的扫描电镜型号是日本电子 JSM-6510A。实施例I (1)将20g硅藻土分散到IOOml质量浓度5%的葡萄糖溶液中，搅拌30分钟，然后过滤，将得到的固体物在120° C烘箱中干燥5小时，置于氮气气氛炉中，于600° C煅烧2小时； (2)将煅烧产物加入到浓度为60g/L的高锰酸钾溶液中微波加热处理15分钟，煅烧产物的加入量为35 g/L高锰酸钾溶液，微波功率控制在IkW ； (3)将经微波热处理后的产物过滤收集，洗涤并烘干后得到成分按质量百分比为5%氧化锰本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于处理含铅废水的氧化锰硅藻土复合吸附剂，其特征在于成分按质量百分比为5?40%氧化锰和60?95%硅藻土。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：秦高梧，李松，任玉平，左良，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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