CN106140103A - 一种掺混改性腐殖酸的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰吸附剂 - Google Patents

一种掺混改性腐殖酸的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰吸附剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种掺混改性腐殖酸的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰吸附剂，这种吸附剂采用秸秆和硅藻土作为基料，降低了生产成本，并在基料中掺混了改性腐殖酸吸附材料，这种改性腐殖酸是利用合成的胶态纳米二氧化锰及游离锰离子与其络合制成，从而提高了吸附剂对水体中锰离子的选择吸附性，促进了表面活性膜的熟化过程；此外这种新型吸附剂具有独特的纳米分子筛结构，吸附过程更快，也便于脱附后再次使用，较之传统的除锰材料效率更高、受水体pH值影响小，不污染水体，吸附灵敏度高，尤其适合轻量锰超标的饮用水源处理。

Description

一种掺混改性腐殖酸的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰吸附剂
技术领域
本发明涉及水处理材料技术领域，尤其涉及一种掺混改性腐殖酸的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰吸附剂。
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，提供一种掺混改性腐殖酸的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰吸附剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种掺混改性腐殖酸的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰吸附剂，其特征在于，所述的吸附剂由以下重量份的原料制成：秸秆10-15、硅藻土50-60、硫酸锰5-6、高锰酸钾2-3、亚硫酸钠0.1-0.2、腐殖酸4-5、硫酸溶液适量、氢氧化钠50-60、聚苯乙烯磺酸钠2-3、去离子水适量。
一种掺混改性腐殖酸的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰吸附剂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）将高锰酸钾溶于去离子水中，配制成浓度为10-20%的溶液备用，将硫酸锰溶于去离子水中，配制成浓度为20-30%的溶液，接着加入亚硫酸钠，搅拌至其完全溶解后加入腐殖酸，高速搅拌混合30-40min后加入高锰酸钾溶液，继续搅拌混合40-50min后加入适量硫酸溶液和氢氧化钠调节体系pH值为5-5.0，随后继续搅拌混合2-3h，所得物料经抽滤、水洗、干燥后备用；
（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步骤（3）制备的物料混合，投入去离子水中，超声处理2-3h后加入聚苯乙烯磺酸钠，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、成型后即得所述吸附剂。
本发明采用秸秆和硅藻土作为吸附剂基料，降低了生产成本，并在基料中掺混了改性腐殖酸吸附材料，这种改性腐殖酸是利用合成的胶态纳米二氧化锰及游离锰离子与其络合制成，从而提高了吸附剂对水体中锰离子的选择吸附性，促进了表面除锰活性膜的熟化过程；此外这种新型吸附剂具有独特的纳米分子筛结构，吸附过程更快，也便于脱附后再次使用，较之传统的除锰材料效率更高、受水体pH值影响小，不污染水体，吸附灵敏度高，尤其适合轻量锰超标的饮用水源处理。
具体实施方式
该实施例的吸附剂由以下重量份的原料制得：秸秆12、硅藻土55、硫酸锰5、高锰酸钾2.5、亚硫酸钠0.1、腐殖酸4、硫酸溶液适量、氢氧化钠55、聚苯乙烯磺酸钠2.5、去离子水适量。
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550℃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80-90℃条件下混合反应6h，反应结束后经过滤、水洗、干燥，得纯化硅藻土粉备用；
（3）将高锰酸钾溶于去离子水中，配制成浓度为10%的溶液备用，将硫酸锰溶于去离子水中，配制成浓度为20%的溶液，接着加入亚硫酸钠，搅拌至其完全溶解后加入腐殖酸，高速搅拌混合35min后加入高锰酸钾溶液，继续搅拌混合45min后加入适量硫酸溶液和氢氧化钠调节体系pH值为5-5.0，随后继续搅拌混合2.5h，所得物料经抽滤、水洗、干燥后备用；
（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步骤（3）制备的物料混合，投入去离子水中，超声处理2.5h后加入聚苯乙烯磺酸钠，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、成型后即得所述吸附剂。
将该吸附剂以除锰池体积的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0.05mg/L，远低于国家标准。

Claims (2)

1.一种掺混改性腐殖酸的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰吸附剂，其特征在于，所述的除锰吸附剂由以下重量份的原料制成：秸秆10-15、硅藻土50-60、硫酸锰5-6、高锰酸钾2-3、亚硫酸钠0.1-0.2、腐殖酸4-5、硫酸溶液适量、氢氧化钠50-60、聚苯乙烯磺酸钠2-3、去离子水适量。
2.一种掺混改性腐殖酸的炭化秸秆/硅藻土分子筛除锰吸附剂的制备方法，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）将高锰酸钾溶于去离子水中，配制成浓度为10-20%的溶液备用，将硫酸锰溶于去离子水中，配制成浓度为20-30%的溶液，接着加入亚硫酸钠，搅拌至其完全溶解后加入腐殖酸，高速搅拌混合30-40min后加入高锰酸钾溶液，继续搅拌混合40-50min后加入适量硫酸溶液和氢氧化钠调节体系pH值为5-5.0，随后继续搅拌混合2-3h，所得物料经抽滤、水洗、干燥后备用；
（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步骤（3）制备的物料混合，投入去离子水中，超声处理2-3h后加入聚苯乙烯磺酸钠，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、成型后即得所述吸附剂。
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