CN102963954A - 一种利用高锰酸钾、硝酸钙改性棉花去除水体中镉的方法 - Google Patents

一种利用高锰酸钾、硝酸钙改性棉花去除水体中镉的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用高锰酸钾、硝酸钙改性棉花去除水体中镉的方法，其包括：（1）制备改性棉花：按每500mL去离子水中加入1.00~2.00g高锰酸钾（KMnO4）、5.36~5.54g硝酸钙(Ca(NO3)2)、5.0g脱脂棉的标准将高锰酸钾、硝酸钙、脱脂棉于去离子水中搅拌均匀，恒温25摄氏度振荡反应12~24h后，烘干，即得到改性棉花；（2）除镉过程：按100~250mL，50~100 ppm的含镉废水中加入0.50-1.0 g改性棉花的标准向含镉废水中添加改性棉花，并在常温下使含镉废水以频率135-145rpm振荡7-24小时。本发明方法简单可行，且改性棉花对镉的吸附能力急剧增加，具有良好的应用价值。

Description

一种利用高锰酸钾、硝酸钙改性棉花去除水体中镉的方法
技术领域
本发明涉及去除水体中镉的方法，特别是一种利用高锰酸钾、硝酸钙改性棉花去除水体中镉的方法。
背景技术
MnO2（二氧化锰）是一种两性过渡金属氧化物，是铁锰矿的主要成分。它是一种常温下非常稳定的黑色或棕色粉末状固体。二氧化锰做为一种重要的无机功能材料，在催化和电极材料等领域中已得到广泛的应用，并且在环境领域也有优良的应用前景，尤其是有特殊性质的纳米MnO2。目前，利用二氧化锰吸附水中的砷、镉、铅的研究已经进行。但是，常规二氧化锰呈聚集状态，其对重金属的吸附能力较差，本技术利用高锰酸钾、硝酸钙改性棉花，即在棉花上生成分散的纳米二氧化锰，提高二氧化锰的吸附能力。在另一方面，二氧化锰固定在棉花上，有利于纳米材料的回收。
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种利用高锰酸钾、硝酸钙改性棉花去除水体中镉的方法，其具有除镉效果好，成本低廉，来源丰富，简单可行的特点，因而具有良好应用价值。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用高锰酸钾、硝酸钙改性棉花去除水体中镉的方法，其包括下列步骤：
（1）制备改性棉花：按每500mL去离子水中加入1.00~2.00g高锰酸钾（KMnO4）、5.36~5.54g硝酸钙(Ca(NO3)2)、5g脱脂棉的标准将高锰酸钾、硝酸钙、脱脂棉于去离子水中搅拌均匀，恒温25摄氏度振荡反应12~24h后，烘干，即得到改性棉花。
（2）除镉过程：按100~250mL，50~100 ppm的含镉废水中加入0.50-1.0 g改性棉花的标准向含镉废水中添加改性棉花，并在常温下使含镉废水以频率135-145rpm振荡7-24小时。
众所周知，脱脂棉，即棉花的主要成分是纤维素，高锰酸钾有强氧化性。高锰酸钾氧化作用使棉纤维变成醋酸纤维酯，而高锰酸钾自身被还原为二氧化锰，即经过制备改性棉花步骤后得到的改性棉花为二氧化锰修饰的醋酸纤维酯，其结构为二维层状结构，其中硝酸钙中的钙离子嵌入二维层状结构的层间，控制了二维层状结构的层距。层间间距的大小决定了进入层间的原子的直径大小，钙离子的直径与镉离子的直径接近，因此有助于改性棉花对镉离子的吸附。
与现有技术相比，本发明创造的优点为：
1、本发明采用高锰酸钾、硝酸钙改性棉花去除水体中镉，由于经高锰酸钾、硝酸钙改性后的棉花具有较好的镉吸附力，其除镉效果大大增强，镉吸附量达到了原来未改性棉花的20倍。
2、本发明方法简单可行，具有良好应用价值。
附图说明
图1为经高锰酸钾及硝酸钙改性后的棉花电镜扫描图。从图中可以看到二氧化锰纳米晶粒（图中正八边形晶体）在纤维酯上分布较为均匀，晶体粒径从100nm到200nm不等。但是在个别区域存在大颗粒晶体，粒径大约为3μm。其原因可能是在振荡合成样品过程中，振荡为颗粒间凝聚作用提供了动力，加强了晶粒间的分子力，从而使得细微的晶粒凝聚成大的颗粒。
图2为改性棉花吸附镉的吸附容量图，其中横坐标为镉离子的初始浓度，纵坐标为吸附容量。
具体实施方式
实施例1：
（1）制备改性棉花：按每500mL去离子水中加入1.03g高锰酸钾（KMnO4）、5.36g硝酸钙(Ca(NO3)2)、5g脱脂棉的标准将高锰酸钾、硝酸钙、脱脂棉于去离子水中搅拌均匀，恒温25摄氏度振荡反应12h后，烘干，即得到改性棉花。
（2）除镉过程：按100mL，50ppm的含镉废水中加入0.50g改性棉花的标准向含镉废水中添加改性棉花，并在常温下使含镉废水以频率135rpm振荡24小时。
实施例2：
（1）制备改性棉花：按每500mL去离子水中加入1.03g高锰酸钾（KMnO4）、5.48g硝酸钙(Ca(NO3)2)、5g脱脂棉的标准将高锰酸钾、硝酸钙、脱脂棉于去离子水中搅拌均匀，恒温25摄氏度振荡反应12h后，烘干，即得到改性棉花。
（2）除镉过程：按200mL，100 ppm的含镉废水中加入0.6 g改性棉花的标准向含镉废水中添加改性棉花，并在常温下使含镉废水以频率135rpm振荡15小时。
实施例3：
（1）制备改性棉花：按每500mL去离子水中加入1.04g高锰酸钾（KMnO4）、5.36g硝酸钙(Ca(NO3)2)、5g脱脂棉的标准将高锰酸钾、硝酸钙、脱脂棉于去离子水中搅拌均匀，恒温25摄氏度振荡反应20h后，烘干，即得到改性棉花。
（2）除镉过程：按200mL，100ppm的含镉废水中加入1.0g改性棉花的标准向含镉废水中添加改性棉花，并在常温下使含镉废水以频率135rpm振荡10小时。
实施例4：
（1）制备改性棉花：按每500mL去离子水中加入1.04g高锰酸钾（KMnO4）、5.54g硝酸钙(Ca(NO3)2)、5g脱脂棉的标准将高锰酸钾、硝酸钙、脱脂棉于去离子水中搅拌均匀，恒温25摄氏度振荡反应20h后，烘干，即得到改性棉花。
（2）除镉过程：按250mL，50 ppm的含镉废水中加入0.5g改性棉花的标准向含镉废水中添加改性棉花，并在常温下使含镉废水以频率135rpm振荡7小时。
实施例5：
（1）制备改性棉花：按每500mL去离子水中加入1.04g高锰酸钾（KMnO4）、5.36g硝酸钙(Ca(NO3)2) 、5g脱脂棉的标准将高锰酸钾、硝酸钙、脱脂棉于去离子水中搅拌均匀，恒温25摄氏度振荡反应20h后，烘干，即得到改性棉花。
（2）除镉过程：按250mL，100 ppm的含镉废水中加入1.0g改性棉花的标准向含镉废水中添加改性棉花，并在常温下使含镉废水以频率135rpm振荡20小时。
实施例6：
（1）制备改性棉花：按每500mL去离子水中加入1.54g高锰酸钾（KMnO4）、5.44g硝酸钙(Ca(NO3)2) 、5g脱脂棉的标准将高锰酸钾、硝酸钙、脱脂棉于去离子水中搅拌均匀，恒温25摄氏度振荡反应18h后，烘干，即得到改性棉花。
（2）除镉过程：按180mL，100 ppm的含镉废水中加入0.7g改性棉花的标准向含镉废水中添加改性棉花，并在常温下使含镉废水以频率140rpm振荡16小时。
实施例7：
（1）制备改性棉花：按每500mL去离子水中加入2.00g高锰酸钾（KMnO4）、5.54g硝酸钙(Ca(NO3)2) 、5g脱脂棉的标准将高锰酸钾、硝酸钙、脱脂棉于去离子水中搅拌均匀，恒温25摄氏度振荡反应20h后，烘干，即得到改性棉花。
（2）除镉过程：按250mL，100 ppm的含镉废水中加入1.0g改性棉花的标准向含镉废水中添加改性棉花，并在常温下使含镉废水以频率135rpm振荡20小时。
吸附实验：分别称取实施例1-7中得到的改性棉花8份，每份质量为0.1g，分别加入250ml 浓度分别为2、6、10、20、30、40、50、100ppm的含镉废水中，振荡24h后过滤，测定上清液中镉的含量，得到结果如图2所示，由图2可知，随着镉浓度的增加，改性棉花对镉的吸附容量也增加。相同的条件下，未经改性的棉花对水中镉的去除效率只有4.02%。这就表明改性棉花对镉的吸附能力增加了20倍左右。

Claims (1)

1.一种利用高锰酸钾、硝酸钙改性棉花去除水体中镉的方法，其特征在于包括下列步骤：
（1）制备改性棉花：按每500mL去离子水中加入1.00~2.00g高锰酸钾、5.36~5.54g硝酸钙、5g脱脂棉的标准将高锰酸钾、硝酸钙、脱脂棉于去离子水中搅拌均匀，恒温25摄氏度振荡反应12~24h后，烘干，即得到改性棉花；
（2）除镉过程：按100~250mL，50~100 ppm的含镉废水中加入0.50-1.0 g改性棉花的标准向含镉废水中添加改性棉花，并在常温下使含镉废水以频率135-145rpm振荡7-24小时。
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