CN104592304A - 用于污水处理的含锰化合物、制备方法及其污水处理剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种污水处理剂。一种污水处理剂，由如下重量百分数的组分组成：聚合硫酸铁3~7%；蒙脱土2~7%；聚乙烯亚胺1~3%；聚丙烯酰胺2~8%；活性炭2~5%；含锰化合物0.1~0.5%；并用蒸馏水补充至100%。本污水处理剂的制作原料来源广泛，能有效去除水中的污染物，处理污水处理彻底、处理成本低，无毒性、无污染，处理后的废水满足国家污水综合排放标准GB 8978-1996的要求。而且本发明的污水处理剂通过添加新型的含锰化合物，使得其对重金属有更好的吸附能力。

Description

用于污水处理的含锰化合物、制备方法及其污水处理剂
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种污水处理剂。
背景技术
随着工业化的发展，附带的生产污水也越来越多，任意排放对环境会造成恶劣影响，为改善环境，污水处理技术应运而生，污水处理是指为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求，并对其进行净化的过程，污水处理被广泛应用于建筑、农业，交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。而现有的水处理剂，往往对一些重金属离子的吸附能力不强。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供用于污水处理的含锰化合物。
本发明的另一个目的在于提供上述含锰化合物的制备方法。
而本发明最后一个目的是提供一种含有上述含锰化合物的污水处理剂。
一种用于污水处理的含锰化合物，化学式为C32H24O7N2Mn，所述化合物为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=11.755(3) Å，b=11.938(5) Å，c=14.004(3) Å，α=70.752(5) º，β=65.679(2) º，γ =76.739(2) º，V=1968.54(1) Å3。
所述的用于污水处理的含锰化合物的制备方法为：将有机化合物4,4'-二苯醚二甲酸、4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶和硫酸锰溶于甲醇和二甲基乙酰胺的混合溶剂当中，其中甲醇和二甲基乙酰胺的体积比为3:1，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在60℃下回流24小时形成混合液B，然后将所述混合液B置入反应釜中溶剂热110℃的条件下加热反应72小时后缓慢降温得到所述含锰化合物。
进一步的，所述的降温为2℃/小时~5℃/小时降至室温。
进一步的，所述4,4'-二苯醚二甲酸、4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶和硫酸锰的摩尔比为1~3:1:1。
进一步的，所述4,4'-二苯醚二甲酸、4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶和硫酸锰和硫酸锰的摩尔比优选为2:1:1。
其中，4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶英文为4,4'-(2,5-dimethoxy-1,4-phenylene) dipyridine，化学结构式如下：
一种污水处理剂，由如下重量百分数的组分组成：
聚合硫酸铁3~7%；蒙脱土2~7%；聚乙烯亚胺1~3%；聚丙烯酰胺2~8%；活性炭2~5%；上述的含锰化合物0.1~0.5%；并用蒸馏水补充至100%。
本发明具有如下有益效果：
本污水处理剂的制作原料来源广泛，能有效去除水中的污染物，处理污水处理彻底、处理成本低，无毒性、无污染，处理后的废水满足国家污水综合排放标准(GB 8978-1996)的要求。而且本发明的污水处理剂通过添加新型的含锰化合物，使得其对重金属有更好的吸附能力。
附图说明
图1为本发明的含锰化合物以金属中心锰的配位环境图。
图2为本发明的含锰化合物的二维结构图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例 1
将0.2 mmol4,4'-二苯醚二甲酸、0.1 mmol4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶和0.1 mmol硫酸锰溶于9 mL甲醇和3 mL二甲基乙酰胺的混合溶剂的当中，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在60℃下回流24小时形成混合液B，然后将所述混合液B置入25mL反应釜中在溶剂热110℃条件下加热反应72小时后以5℃/小时降至室温得到所述的含锰化合物，产率为72.6% (基于Mn)。
然后将上述化合物进行结构表征。
该化合物的X射线衍射数据是在Bruker Smart Apex CCD面探衍射仪上，用MoKα辐射(λ = 0.71073 Å)，以ω扫描方式收集并进行Lp因子校正，吸收校正使用SADABS程序。用直接法解结构，然后用差值傅立叶法求出全部非氢原子坐标，并用理论加氢法得到氢原子位置(C−H 1.083 Å)，用最小二乘法对结构进行修正。计算工作在PC机上用SHELXTL程序包完成。化合物晶体学参数见表1。结构见图1、图2。
表 1. 晶体学参数与结构解析
从晶体结构来看，该化合物属于三斜晶系，P-1空间群，其中，每个Mn原子采用八面体六配位几何构型，分别与两个4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶中吡啶环上的N配位和两个4,4'-二苯醚二甲酸上的4个氧原子配位（如图1所示），Mn-N键长范围为2.028~2.044Å，Mn-O键长范围为2.044~2.243Å。通过4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶和4,4'-二苯醚二甲酸的两头分别与锰原子配位，最终它们形成了如图2所示的二维波浪结构。正是这种特殊的二维波浪结构，有利于吸附重金属离子。
实施例 2
将0.3 mmol4,4'-二苯醚二甲酸、0.1 mmol4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶和0.1 mmol硫酸锰溶于9 mL甲醇和3 mL二甲基乙酰胺的混合溶剂的当中，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在60℃下回流24小时形成混合液B，然后将所述混合液B置入25mL反应釜中在溶剂热110℃条件下加热反应72小时后以2℃/小时降至室温得到所述的含锰化合物，产率为76.9% (基于Mn)。
实施例 3
将0.1 mmol4,4'-二苯醚二甲酸、0.1 mmol4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶和0.1 mmol硫酸锰溶于9 mL甲醇和3 mL二甲基乙酰胺的混合溶剂的当中，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在60℃下回流24小时形成混合液B，然后将所述混合液B置入25mL反应釜中在溶剂热110℃条件下加热反应72小时后以3℃/小时降至室温得到所述的含锰化合物，产率为53.7% (基于Mn)。
实施例 4
将0.2 mmol4,4'-二苯醚二甲酸、0.1 mmol4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶和0.1 mmol硫酸锰溶于9 mL甲醇和3 mL二甲基乙酰胺的混合溶剂的当中，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在60℃下回流24小时形成混合液B，然后将所述混合液B置入25mL反应釜中在溶剂热110℃条件下加热反应72小时后以4℃/小时降至室温得到所述的含锰化合物，产率为71.4% (基于Mn)。
实施例 5
将0.2 mmol4,4'-二苯醚二甲酸、0.1 mmol4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶和0.1 mmol硫酸锰溶于9 mL甲醇和3 mL二甲基乙酰胺的混合溶剂的当中，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在60℃下回流24小时形成混合液B，然后将所述混合液B置入25mL反应釜中在溶剂热110℃条件下加热反应72小时后以2℃/小时降至室温得到所述的含锰化合物，产率为68.6% (基于Mn)。
实施例 6
一种污水处理剂，由如下重量百分数的组分组成：
聚合硫酸铁5%；蒙脱土5%；聚乙烯亚胺2%；聚丙烯酰胺6%；活性炭4%；实施例1所得的含锰化合物0.3%；并用蒸馏水补充至100%。
实施例 7
一种污水处理剂，由如下重量百分数的组分组成：
聚合硫酸铁7%；蒙脱土2.5%；聚乙烯亚胺2.5%；聚丙烯酰胺7.5%；活性炭2%；实施例1所得的含锰化合物0.5%；并用蒸馏水补充至100%。
实施例 8
一种污水处理剂，由如下重量百分数的组分组成：
聚合硫酸铁3%；蒙脱土7%；聚乙烯亚胺1%；聚丙烯酰胺2.5%；活性炭5%；实施例1所得的含锰化合物0.1%；并用蒸馏水补充至100%。
对比例
一种污水处理剂，由如下重量百分数的组分组成：
聚合硫酸铁5%；蒙脱土5%；聚乙烯亚胺2%；聚丙烯酰胺6%；活性炭4%；并用蒸馏水补充至100%。
然后将本发明实施例的污水处理剂和对比例的污水处理剂的用于某电镀厂的污水进行处理，然后将处理后的污水用GB 8978-1996里的标准进行相关测试。测试结果如下表所示。
表 2 处理后污水的重金属含量表
经过本发明的污水处理剂使得处理后的污水处理彻底、处理成本低，无毒性、无污染，处理后的废水满足国家污水综合排放标准(GB 8978-1996)的要求。而且本发明的污水处理剂和对比例相比具有更好的重金属吸附能力。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于污水处理的含锰化合物，其特征在于：化学式为C32H24O7N2Mn。
2.根据权利要求1所述的用于污水处理的含锰化合物，其特征在于，所述化合物为三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数为a=11.755(3) Å，b=11.938(5) Å，c=14.004(3) Å，α=70.752(5) º，β=65.679(2) º，γ =76.739(2) º，V=1968.54(1) Å3。
3.权利要求1所述的用于污水处理的含锰化合物的制备方法，其特征在于：将有机化合物4,4'-二苯醚二甲酸、4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶和硫酸锰溶于甲醇和二甲基乙酰胺的混合溶剂当中，其中甲醇和二甲基乙酰胺的体积比为3:1，在室温下搅拌形成混合液A，然后将所述混合液A在60℃下回流24小时形成混合液B，然后将所述混合液B置入反应釜中溶剂热110℃的条件下加热反应72小时后缓慢降温得到所述含锰化合物。
4.根据权利要求3所述的用于污水处理的含锰化合物的制备方法，其特征在于：所述的降温为2℃/小时~5℃/小时降至室温。
5.根据权利要求3所述的用于污水处理的含锰化合物的制备方法，其特征在于：所述4,4'-二苯醚二甲酸、4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶和硫酸锰的摩尔比为1~3:1:1。
6.根据权利要求6所述的用于污水处理的含锰化合物的制备方法，其特征在于：所述4,4'-二苯醚二甲酸、4,4'-(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二吡啶和硫酸锰和硫酸锰的摩尔比优选为2:1:1。
7.一种污水处理剂，其特征在于，由如下重量百分数的组分组成：
聚合硫酸铁3~7%；
蒙脱土2~7%；
聚乙烯亚胺1~3%；
聚丙烯酰胺2~8%；
活性炭2~5%；
权利要求1所述的含锰化合物0.1~0.5%；
并用蒸馏水补充至100%。
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