CN102188948A - MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法及其去除水中砷（Ⅴ）的方法 - Google Patents

MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法及其去除水中砷（Ⅴ）的方法 Download PDF

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MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法及其去除水中砷(V)的方法，它涉及一种复合吸附剂的制备方法及其去除水中砷(V)的方法。本发明要解决MnO2不易分离限制在水处理上应用的技术问题。复合吸附剂的制备方法：在室温下将FeSO4·7H2O溶于去离子水中，置于厌氧操作台中，加入NaOH，出现蓝绿色絮凝后用玻璃棒迅速搅拌混匀，倒入装有KMnO4烧杯中，搅拌，静沉，滤除上清液，反复冲洗，然后烘干，研磨成粉末状，得到MnO2/Fe3O4复合吸附剂。去除水中砷(V)的方法：将含砷(V)污水的pH值控制5以上，然后加入复合吸附剂进行紊流接触吸附。采用磁体就能将吸附重金属的复合吸附剂从水中分离来，分离方法简单、容易操作。

Description

MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法及其去除水中砷(Ⅴ)的方法
技术领域
本发明涉及一种复合吸附剂的制备方法及其去除水中砷(V)的方法。
背景技术
MnO2吸附作用由于其对低浓度重金属的高效吸附，高经济效益和强可操作性一直备受关注。与Fe、Al、Mn、Zn等金属氧化物相比，MnO2与重金属离子亲和力最强。但是MnO2的视密度较低、在水中容易形成超细颗粒等缺点，不易分离，限制了在水处理上的应用。
发明内容
本发明要解决MnO2不易分离限制在水处理上应用的技术问题；而提供了MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法及其去除水中砷(V)的方法。
MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法是按下述步骤进行的：在室温下将0.45molFeSO4·7H2O溶于去200mL离子水中，随后置于厌氧操作台中，然后加入1.2molNaOH，出现蓝绿色絮凝后用玻璃棒迅速搅拌混匀，然后倒入装有0.1molKMnO4烧杯中，搅拌至KMnO4完全溶解为止，静沉1～2h，滤除上清液，将沉淀物用去离子水反复冲洗直至洗液成为中性，然后将沉淀物放于真空干燥箱中在40～60℃条件下烘干5～7h，研磨成粉末状，得到MnO2/Fe3O4复合吸附剂。
MnO2/Fe3O4复合吸附剂去除水中砷(V)的方法是按下述步骤完成的：将含砷(V)的污水pH值控制5以上，然后加入上述方法制备的MnO2/Fe3O4复合吸附剂进行紊流接触吸附12小时以上；即完成了砷(V)的去除。
本发明通过共沉淀法将MnO2负载到四氧化三铁上获得MnO2/Fe3O4复合吸附剂，本发明制备的复合吸附剂中MnO2分布较为均匀，粒径分布在1～100μm不等，二氧化锰以无定形MnO2形式存在。采用磁体就能将吸附重金属的复合吸附剂从水中分离来，分离方法简单、容易操作。水中砷(V)初始浓度为50mg/L，加入本实施方式MnO2/Fe3O4复合吸附剂，所述复合吸附剂用量为200mg/L，所述吸附剂的最大吸附量约为30.94mg/g。
附图说明
图1是MnO2/Fe3O4复合吸附剂混于水的效果图；图2是用磁铁吸附后静沉2min的效果图；图3是具体实施方式五制备的MnO2/Fe3O4复合吸附剂的电镜扫描图，图4是具体实施方式五制备的MnO2/Fe3O4复合吸附剂的XRD衍射谱图，图5是具体实施方式五制备的MnO2/Fe3O4复合吸附剂的X射线衍射谱图；图6是具体实施方式六MnO2/Fe3O4复合吸附剂25°吸附等温线图，图中
Figure BDA0000054964180000021
表示不同砷(V)浓度溶液取样(从10mg/l-50mg/l)，
Figure BDA0000054964180000022
表示Freundlich吸附曲线，-表示Langmuir吸附曲线；图7是具体实施方式六MnO2/Fe3O4复合吸附剂2吸附动力学曲线图，图中散点为10mg/l砷(V)溶液不同时间吸附取样点。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法是按下述步骤进行的：在室温下将0.45molFeSO4·7H2O溶于去200mL离子水中，随后置于厌氧操作台中，然后加入1.2mol NaOH，出现蓝绿色絮凝后用玻璃棒迅速搅拌混匀，然后倒入装有0.1molKMnO4烧杯中，搅拌至KMnO4完全溶解为止，静沉1～2h，滤除上清液，将沉淀物用去离子水反复冲洗直至洗液成为中性，然后将沉淀物放于真空干燥箱中在40～60℃条件下烘干5～7h，研磨成粉末状，得到MnO2/Fe3O4复合吸附剂。
本实施方式方法制备的复合吸附剂中MnO2分布较为均匀，粒径分布在1～100μm不等，二氧化锰以无定形MnO2形式存在。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述静沉时间为1h。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述烘干温度为50℃。其它步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：所述烘干时间为6h。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法是按下述步骤进行的：在室温下将0.45molFeSO4·7H2O溶于去200mL离子水中，随后置于厌氧操作台中，然后加入1.2mol NaOH，出现蓝绿色絮凝后用玻璃棒迅速搅拌混匀(使所有溶液中的溶解氧充分反应完全)，然后倒入装有0.1molKMnO4烧杯中，搅拌至KMnO4完全溶解为止，静沉1h，滤除上清液，将沉淀物用去离子水反复冲洗直至洗液成为中性，然后将沉淀物放于真空干燥箱中(防止表面接触空气加温被氧化)在50℃条件下烘干6h，研磨成粉末状，得到MnO2/Fe3O4复合吸附剂(图5)。
本实施方式方法制备的复合吸附剂中MnO2分布较为均匀(图3)，粒径分布在1～100μm不等(图4)，二氧化锰以无定形MnO2形式存在。
将本实施方式制备的MnO2/Fe3O4复合吸附剂混于100ml去离子水中(见图1)，将磁铁贴在瓶壁上，原先浑浊的吸附剂混合液体逐渐清澈，吸附剂微粒迅速向磁铁靠近，静沉2min后效果如图2的所示，说明本实施方式制备的复合吸附剂在泥水分离方面具有很优越的性能。
具体实施方式六：MnO2/Fe3O4复合吸附剂去除水中砷(V)的方法是按下述步骤完成的：将含砷(V)的污水的pH值控制5以上，然后加入具体实施方式一所述方法制备的MnO2/Fe3O4复合吸附剂进行紊流接触吸附24小时以上；即完成了砷(V)的去除。
吸附砷(V)结果见图6-7。
图6是吸附剂25°吸附等温线，说明吸附剂在溶液中的浓度为200mg/l时，当砷(V)浓度为50mg/l可达到最好去除效果，以此类推吸附剂和砷(V)的质量比为4∶1时，吸附剂基本达到最大吸附量约为30.94mg/g。
图7是吸附动力学曲线，当吸附时间达到12小时，吸附量基本不会发生变化，吸附剂以达到吸附饱和，24小时为最佳反应时间。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：按MnO2/Fe3O4复合吸附剂与砷(V)为4∶1的质量比投加MnO2/Fe3O4复合吸附剂。其它步骤和参数与具体实施方式六相同。
采用下述试验验证对重金属砷(V)吸附的效果：水中砷(V)初始浓度为50mg/L，加入本实施方式MnO2/Fe3O4复合吸附剂，所述复合吸附剂用量为200mg/L，所述吸附剂的吸附量最大约为30.94mg/g。

Claims (6)

1.MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法，其特征在于MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法是按下述步骤进行的：在室温下将0.45molFeSO4·7H2O溶于去200mL离子水中，随后置于厌氧操作台中，然后加入1.2mol NaOH，出现蓝绿色絮凝后用玻璃棒迅速搅拌混匀，然后倒入装有0.1molKMnO4烧杯中，搅拌至KMnO4完全溶解为止，静沉1～2h，滤除上清液，将沉淀物用去离子水反复冲洗直至洗液成为中性，然后将沉淀物放于真空干燥箱中在40～60℃条件下烘干5～7h，研磨成粉末状，得到MnO2/Fe3O4复合吸附剂。
2.根据权利要求1所述的MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法，其特征在于所述静沉时间为1h。
3.根据权利要求1或2所述的MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法，其特征在于所述烘干温度为50℃。
4.根据权利要求1或2所述的MnO2/Fe3O4复合吸附剂的制备方法，其特征在于所述烘干时间为6h。
5.利用权利要求1所述方法制备的MnO2/Fe3O4复合吸附剂去除水中砷(V)的方法，其特征在于MnO2/Fe3O4复合吸附剂去除水中砷(V)的方法是按下述步骤完成的：将含砷(V)的污水的pH值控制5以上，然后加入权利要求1所述方法制备的MnO2/Fe3O4复合吸附剂进行紊流接触吸附24小时以上；即完成了砷(V)的去除。
6.根据权利要求5所述MnO2/Fe3O4复合吸附剂去除水中砷(V)的方法，其特征在于按MnO2/Fe3O4复合吸附剂与砷(V)为4∶1的质量比投加MnO2/Fe3O4复合吸附剂。
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