CN106040175A - 一种掺混纳米羟基氧化锰的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰滤料 - Google Patents

一种掺混纳米羟基氧化锰的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰滤料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种掺混纳米羟基氧化锰的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰滤料，这种滤料采用秸秆和硅藻土作为滤料基料，降低了生产成本，并合成经稀土氧化铈负载改性的纳米羟基氧化锰掺混于基料中，制成具有高比表面积、高吸附容量的纳米分子筛结构滤料，这种滤料中含有的纳米羟基氧化锰较之传统的锰氧化物活性更高，成熟过程更快，催化吸附速率也更高效，可快速形成长效持久的活性滤膜，可重复使用，不污染水体，尤其适合轻量锰超标的饮用水源处理。

Description

一种掺混纳米羟基氧化锰的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰 滤料
技术领域
本发明涉及水处理材料技术领域，尤其涉及一种掺混纳米羟基氧化锰的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰滤料。
背景技术
目前，我国大多数城市已经或逐步将水库和湖泊作为城市供水的主要来源，因此水库和湖泊在水源地城市起到很重要的作用，水库和湖泊与人类生活、生产密切相关，它不仅作为饮用水和生产用水的水源，湖泊水在对自然环境的调节上也有着十分显著作用，但在夏季随着水库分层事件的发生，伴随库底缺氧，孔隙水中锰向上覆湖水迁移，氧化还原边界层上移进入水库中，导致底泥中的锰向上覆水体大量释放，界面水中溶解态Mn2+浓度明显升高，导致取水中的锰浓度升高，饮用水源的锰污染日益严重，使自来水厂原水锰超标，不但增加了净水处理的难度，对供水管网系统也造成不良影响。
早在上个世纪60年代水除锰技术的研究就开始引起人们的关注，随着技术的进步，除锰方法也经历了不同的阶段，主要包括化学氧化剂氧化、接触催化氧化、生物氧化以及锰氧化物负载滤料除锰等等技术阶段，其中负载滤料除锰技术是近年来一类具有较大应用潜力的处理方法。《纳米分子筛和硅藻土吸附除去水中锰离子的研究》一文探索了以纳米分子筛和硅藻土作为滤料，达到了较为理想的除锰效果，但是其去除效果受体系pH值的影响较大，还会改变体系的pH值，大量使用将会导致饮用水pH不达标，且其吸附能力有效，不适合大规模使用。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种掺混纳米羟基氧化锰的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰滤料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种掺混纳米羟基氧化锰的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰滤料，其特征在于，所述的滤料由以下重量份的原料制成：秸秆10-15、硅藻土50-60、1mol/L的硫酸锰溶液10-15、1mol/L的高锰酸钾溶液0.4-0.5、氧化铈0.01-0.02、质量分数为30%的过氧化氢溶液5-8、氢氧化钠40-50、铝酸钠1-2、去离子水适量、pH值为8-8.5的氨水溶液适量。
一种掺混纳米羟基氧化锰的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰滤料的制备方法包括以下步骤：
（1）将秸秆清洗干净后脱水干燥粉碎，处理后的物料在300-400℃条件下炭化处理，得炭化秸秆粉备用；
（2）将硅藻土在500-550℃条件下焙烧2-3h后取出冷却，随后投入浓度为2mol/L的硫酸溶液中，在80-90℃条件下混合反应5-8h，反应结束后经过滤、水洗、干燥，得纯化硅藻土粉备用；
（3）取4-5重量份的氢氧化钠，配制成浓度为1mol/L的溶液备用，随后将氨水溶液投入反应容器中，同时滴加硫酸锰溶液和氢氧化钠溶液，边滴加边搅拌，滴加完毕后加入过氧化氢，混合反应20-30min后加入高锰酸钾溶液，继续搅拌混合30-40min，反应结束后再加入氧化铈，将反应容器置于80-100℃的水浴环境中，恒温超声反应8-10h，反应结束后冷却至室温，经抽滤、水洗、干燥后得到改性纳米羟基氧化锰备用；
（4）将炭化秸秆粉、纯化硅藻土粉与氢氧化钠混合，在550-600℃条件下焙烧1-1.5h，所得产物冷却至室温后与改性纳米羟基氧化锰混合，投入去离子水中，超声处理2-3h后加入铝酸钠，继续超声分散30-40min后投入反应釜中，在110-150℃条件下反应60-80h，反应结束后取出冷却至室温，再经抽滤、水洗、干燥后即得所述滤料。
本发明采用秸秆和硅藻土作为滤料基料，降低了生产成本，并合成经稀土氧化铈负载改性的纳米羟基氧化锰掺混于基料中，制成具有高比表面积、高吸附容量的纳米分子筛结构滤料，这种滤料中含有的纳米羟基氧化锰较之传统的锰氧化物活性更高，成熟过程更快，催化吸附速率也更高效，可快速形成长效持久的活性滤膜，可重复使用，不污染水体，尤其适合轻量锰超标的饮用水源处理。
具体实施方式
该实施例的滤料由以下重量份的原料制得：秸秆12、硅藻土55、1mol/L的硫酸锰溶液12、1mol/L的高锰酸钾溶液0.4、氧化铈0.01、质量分数为30%的过氧化氢溶液6、氢氧化钠45、铝酸钠1.5、去离子水适量、pH值为8的氨水溶液适量。
制备方法为：
（1）将秸秆清洗干净后脱水干燥粉碎，处理后的物料在350℃条件下炭化处理，得炭化秸秆粉备用；
（2）将硅藻土在500℃条件下焙烧2.5h后取出冷却，随后投入浓度为2mol/L的硫酸溶液中，在80℃条件下混合反应8h，反应结束后经过滤、水洗、干燥，得纯化硅藻土粉备用；
（3）取4.5重量份的氢氧化钠，配制成浓度为1mol/L的溶液备用，随后将氨水溶液投入反应容器中，同时滴加硫酸锰溶液和氢氧化钠溶液，边滴加边搅拌，滴加完毕后加入过氧化氢，混合反应25min后加入高锰酸钾溶液，继续搅拌混合35min，反应结束后再加入氧化铈，将反应容器置于90-100℃的水浴环境中，恒温超声反应8h，反应结束后冷却至室温，经抽滤、水洗、干燥后得到改性纳米羟基氧化锰备用；
（4）将炭化秸秆粉、纯化硅藻土粉与氢氧化钠混合，在550℃条件下焙烧1.5h，所得产物冷却至室温后与改性纳米羟基氧化锰混合，投入去离子水中，超声处理2.5h后加入铝酸钠，继续超声分散35min后投入反应釜中，在120℃条件下反应70h，反应结束后取出冷却至室温，再经抽滤、水洗、干燥后即得所述滤料。
将该滤料以除锰池体积的0.5倍进行填充，选取合肥大房郢水库底层Mn2 +浓度为0.8mg/L的河水进行测试，在1m3/h的流速下运行30天，出水中Mn2 +的浓度为0.04mg/L，远低于国家标准。

Claims (2)

1.一种掺混纳米羟基氧化锰的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰滤料，其特征在于，所述的滤料由以下重量份的原料制成：秸秆10-15、硅藻土50-60、1mol/L的硫酸锰溶液10-15、1mol/L的高锰酸钾溶液0.4-0.5、氧化铈0.01-0.02、质量分数为30%的过氧化氢溶液5-8、氢氧化钠40-50、铝酸钠1-2、去离子水适量、pH值为8-8.5的氨水溶液适量。
2.一种掺混纳米羟基氧化锰的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰滤料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将秸秆清洗干净后脱水干燥粉碎，处理后的物料在300-400℃条件下炭化处理，得炭化秸秆粉备用；
（2）将硅藻土在500-550℃条件下焙烧2-3h后取出冷却，随后投入浓度为2mol/L的硫酸溶液中，在80-90℃条件下混合反应5-8h，反应结束后经过滤、水洗、干燥，得纯化硅藻土粉备用；
（3）取4-5重量份的氢氧化钠，配制成浓度为1mol/L的溶液备用，随后将氨水溶液投入反应容器中，同时滴加硫酸锰溶液和氢氧化钠溶液，边滴加边搅拌，滴加完毕后加入过氧化氢，混合反应20-30min后加入高锰酸钾溶液，继续搅拌混合30-40min，反应结束后再加入氧化铈，将反应容器置于80-100℃的水浴环境中，恒温超声反应8-10h，反应结束后冷却至室温，经抽滤、水洗、干燥后得到改性纳米羟基氧化锰备用；
（4）将炭化秸秆粉、纯化硅藻土粉与氢氧化钠混合，在550-600℃条件下焙烧1-1.5h，所得产物冷却至室温后与改性纳米羟基氧化锰混合，投入去离子水中，超声处理2-3h后加入铝酸钠，继续超声分散30-40min后投入反应釜中，在110-150℃条件下反应60-80h，反应结束后取出冷却至室温，再经抽滤、水洗、干燥后即得所述滤料。
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