CN110422902B - 一种高效处理锑废水的掺钛水钠锰矿的制备方法 - Google Patents

一种高效处理锑废水的掺钛水钠锰矿的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110422902B
CN110422902B CN201910711489.6A CN201910711489A CN110422902B CN 110422902 B CN110422902 B CN 110422902B CN 201910711489 A CN201910711489 A CN 201910711489A CN 110422902 B CN110422902 B CN 110422902B
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium
birnessite
doped
antimony
hydrochloric acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910711489.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110422902A (zh
Inventor
张静
陆泓波
刘峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Original Assignee
Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS filed Critical Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Priority to CN201910711489.6A priority Critical patent/CN110422902B/zh
Publication of CN110422902A publication Critical patent/CN110422902A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110422902B publication Critical patent/CN110422902B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0248—Compounds of B, Al, Ga, In, Tl
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种能高效处理锑废水的掺钛水钠锰矿的制备方法，属于环境保护领域水处理吸附技术方向。该方法的具体步骤为：1)将高锰酸钾溶液置于三角烧瓶中，在恒温磁力加热搅拌器上用油浴搅拌加热至沸。2)然后用恒流泵逐滴加入盐酸与一定量硫酸钛混合溶液。3)滴加完毕后继续反应30min。4)产物在60‑80℃下老化处理。5)老化后矿物洗净并干燥。本发明制备出的材料具有较高等电点和较大比表面积，呈现出优异的氧化和吸附Sb(V)和Sb(III)的性能，最大吸附量分别可达560mg/g和473mg/g，本发明公开的方法简单可靠，成本低廉，可用于处理高浓度的矿山废水或水体突发重金属污染事件中。

Description

一种高效处理锑废水的掺钛水钠锰矿的制备方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及将掺钛水钠锰矿作吸附剂去除废水中锑的应用。
背景技术
锑工业采矿、选矿、冶炼等过程中排出的大量含锑废水是锑污染物的主要来源，由此还会造成水源、土壤等的污染。锑对于人体的危害极大，其中三价锑的毒性是五价锑的10倍(Shtangeeva,I.,Bali,R.,Harris,A.,2011.Bioavailability and toxicity ofantimony.J.Geochem.Explor.110,40-45.)。在大部分情况下，锑的浓度小于1μg/L，但由于人为活动，在某些水体中锑具有极高的浓度100-7000mg/L(Guo,X.,Wu,Z.,He,M.,2009.Removal of antimony(V)and antimony(III)from drinking water bycoagulation-flocculation-sedimentation(CFS).Water Res.43,4327-4335.)。
而目前用于处理锑的方法主要有吸附法、沉淀法、氧化还原法和离子交换法，而使用最多的是氧化吸附法。在处理锑的过程中，氧化锰具有较好的氧化性，能有效氧化三价锑变成毒性和迁移性较小的五价锑，但氧化锰的吸附能力低。而目前应用比较广泛的铁锰氧化物对于锑的吸附容量虽然高于氧化锰，对水中的Sb(III)和Sb(V)的吸附容量分别为213mg/g和124mg/g(徐伟.铁锰复合氧化物表面砷解吸及锑吸附行为研究[D].北京：中科院生态环境研究中心，2011.)，但是仍存在处理后铁锰氧化物的污泥量大，吸附效率低，吸附能力还需要进一步提升等问题。
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明采用一种可大批量生产的方法，其吸附亚锑酸根和锑酸根的能力分别达到560mg/g和474mg/g，显示出巨大的应用潜能和较大的经济价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种价格低廉、高效的去除高浓度锑的掺钛水钠锰矿材料，其特征在于：该材料钛离子掺杂水钠锰矿的摩尔比为1:4-100(即Ti/Mn＝1％-25％)。
如上所述的一种能高效去除三价锑的掺钛水钠锰矿的制备方法，包括以下步骤：
(1)将高锰酸钾按料液比为1:9-12(g/ml)置于加入去离子水的三角烧瓶中，在恒温磁力加热搅拌器上搅拌加热至沸，该过程配制冷却回流装置；
(2)将钛前体按料液比为1:3.75-93.75(g/ml)加入到盐酸(体积比为1:1(浓盐酸：水))中溶解备用；
(3)用恒流泵以0.5-5ml/min速率逐滴加入盐酸与一定量钛前体的混合溶液，搅拌30min；
(4)产物在60-80℃下老化10-14h以上；
(5)老化后用去离子水洗，然后于60-80℃中干燥。
如上所述的一种掺钛水钠锰矿在处理锑废水中的应用，其特征在于：将该材料加入到浓度0-1000mg/L的锑溶液中，pH范围为3-9，材料投加量为0.5-5g/L。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.本发明通过掺杂高价态的Ti离子来提高水钠锰矿的等电点，同时提高了材料的比表面积，大大增加了吸附位点，增强了去除锑的能力。
2.掺钛水钠锰矿一方面可以利用水钠锰矿的强氧化能力氧化三价锑，降低其毒性，另一方面又可以吸附固定其氧化产物五价锑，具有很高的吸附容量，该材料氧化和吸附具有协同作用，提高了锑的去除能力。
3.由于本发明制备的材料具有较宽的pH普适性，因此可以解决废水pH的限制。
4.本发明的制备过程简单，所涉及的原材料价廉，吸附剂制备成本低。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明制备的掺钛水钠锰矿的TEM照片。从图片中可以看出掺钛水钠锰矿是花状的，掺杂20％Ti的材料花状形貌被破坏，变为片状。
图2为本发明制备的掺钛水钠锰矿的XRD谱图。与未掺杂水钠锰矿的xrd谱图基本符合(2θ＝12.16°,24.71°，36.81°和66.12°)
图3为掺钛水钠锰矿(Ti/Mn＝1:5)吸附Sb(III)的等温线(pH＝6)和掺钛水钠锰矿(Ti/Mn＝1:10)吸附Sb(V)的等温线(pH＝5)。
具体实施方式
实施例1一种去除锑的高效掺钛水钠锰矿材料，由高锰酸钾与硫酸钛按质量比13.2:1的比例合成(即摩尔比Ti/Mn＝1:20)。
如上所述的一种能高效去除三价锑的掺钛水钠锰矿的制备方法，包括以下步骤：
(1)将高锰酸钾按料液比为1:9.5-10.5(g/ml)置于加入去离子水的三角烧瓶中，在恒温磁力加热搅拌器上用油浴加热搅拌至沸(100℃)，该过程配制冷却回流装置；
(2)将硫酸钛按料液比为1:18.75(g/ml)加入到盐酸(体积比为1:1(浓盐酸：水))中溶解备用；
(3)用恒流泵以1-3ml/min速率逐滴加入盐酸与一定量硫酸钛混合溶液，搅拌30min；
(4)产物在60-80℃下老化10h；
(5)老化后用去离子水洗，然后于60-80℃中干燥。
实施例2一种去除锑的高效掺钛水钠锰矿材料，由高锰酸钾与硫酸钛按质量比6.59：1的比例合成(即摩尔比Ti/Mn＝1：10)。
如上所述的一种能高效去除三价锑的掺钛水钠锰矿的制备方法，包括以下步骤：
(1)将高锰酸钾按料液比为1:9.5-10.5(g/ml)置于加入去离子水的三角烧瓶中，在恒温磁力加热搅拌器上用油浴加热搅拌至沸(100℃)，该过程配制冷却回流装置；
(2)将硫酸钛按料液比为1:9.38(g/ml)加入到盐酸(体积比为1:1(浓盐酸：水))中溶解备用；
(3)用恒流泵以1-3ml/min速率逐滴加入盐酸与一定量硫酸钛混合溶液，搅拌30min；
(4)产物在60-80℃老化14h；
(5)老化后用去离子水洗，然后于60-80℃中干燥。
实施例3一种去除锑的高效掺钛水钠锰矿材料，由高锰酸钾与硫酸钛按质量比3.3：1的比例合成(即摩尔比Ti/Mn＝1：5)。
如上所述的一种能高效去除三价锑的掺钛水钠锰矿的制备方法，包括以下步骤：
(1)将高锰酸钾按料液比为1:9.5-10.5(g/ml)置于加入去离子水的三价烧瓶中，在恒温磁力加热搅拌器上用油浴加热搅拌至沸(100℃)，该过程配制冷却回流装置；
(2)将硫酸钛按料液比为1:4.69(g/ml)加入到盐酸(体积比为1:1(浓盐酸：水))中溶解备用；
(3)用恒流泵以1-3ml/min速率逐滴加入盐酸与一定量硫酸钛混合溶液，搅拌30min；
(4)产物在60-80℃下老化12h；
(5)老化后用去离子水洗，然后于烘箱60-80℃中干燥。
实施例4
锑的吸附性能测试
将0.1g的实例2产品(摩尔比Ti/Mn＝1:10)分散在200mL的去离子水中，混合搅拌均匀，然后加入0.32g的焦锑酸钾(Sb(V)浓度为800mg/L)，pH＝5.0，搅拌24h，过滤得到上层清液，用电感耦合等离子体光谱仪(ICP)测锑酸根的剩余含量，通过换算，计算出吸附剂吸附锑酸根的量，经计算平衡时10％Ti-水钠锰矿吸附锑酸根的量为474mg/g(以锑计)。
将0.1g的实例3产品(摩尔比Ti/Mn＝1:10)分散在200mL的的去离子水中，混合搅拌均匀，然后加入0.440g的酒石酸钾锑(Sb(III)浓度为800mg/L)，pH＝6.0，搅拌24h，过滤得到上层清液，用电感耦合等离子体光谱仪(ICP)测锑酸根的剩余含量，通过换算，计算出吸附剂吸附亚锑酸根的量，经计算平衡时20％Ti-水钠锰矿吸附亚锑酸根的量为560mg/g(以锑计)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高效处理锑废水的掺钛水钠锰矿材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将高锰酸钾按料液比为1:9-12(g/ml)置于加入去离子水的三角烧瓶中，在恒温磁力加热搅拌器上用油浴加热搅拌至沸，该过程配置冷却回流装置；
(2)将钛前体按料液比为1:3.75-93.75(g/ml)加入到盐酸溶液中溶解备用，盐酸溶液由体积比为1:1的浓盐酸和水配制，钛前体和高锰酸钾的摩尔比为1:4-100，以Ti/Mn计；
(3)用恒流泵以0.5-5ml/min速率逐滴加入盐酸与一定量钛前体的混合溶液，搅拌30min；
(4)产物在60-80℃下老化10-14h；
(5)老化后用去离子水洗，然后于60-80℃烘箱中干燥。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述钛前体为硫酸钛或四氯化钛。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法制备出的掺钛水钠锰矿在处理锑废水中的应用。
CN201910711489.6A 2019-08-02 2019-08-02 一种高效处理锑废水的掺钛水钠锰矿的制备方法 Active CN110422902B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910711489.6A CN110422902B (zh) 2019-08-02 2019-08-02 一种高效处理锑废水的掺钛水钠锰矿的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910711489.6A CN110422902B (zh) 2019-08-02 2019-08-02 一种高效处理锑废水的掺钛水钠锰矿的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110422902A CN110422902A (zh) 2019-11-08
CN110422902B true CN110422902B (zh) 2020-09-29

Family

ID=68413991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910711489.6A Active CN110422902B (zh) 2019-08-02 2019-08-02 一种高效处理锑废水的掺钛水钠锰矿的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110422902B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113292101B (zh) * 2021-06-07 2022-09-23 浙江工业大学 一种高纯度水钠锰矿材料的制备方法及应用
CN114956185A (zh) * 2022-07-13 2022-08-30 上海应用技术大学 锰氧化物材料、制备方法及其在降解石油烃及吸附重金属中的应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008018312A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Tosoh Corp 二酸化マンガン系重金属吸着剤及びそれを用いた処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110422902A (zh) 2019-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110422902B (zh) 一种高效处理锑废水的掺钛水钠锰矿的制备方法
CN112342029B (zh) 一种生物型重金属污染土壤修复剂及其制备方法和应用
KR101301481B1 (ko) 양이온 및 음이온 중금속 동시 제거용 복합담체 및 그 제조방법
CN112169748B (zh) 一种吸附剂及其制备方法和应用
CN113713774B (zh) 一种高效可再生的纳米除锰剂及其制备方法与应用
Liu et al. Controlled fabrication of functionalized nanoscale zero-valent iron/celluloses composite with silicon as protective layer for arsenic removal
Wu et al. Adsorption of anionic and cationic dyes from single and binary systems by industrial waste lead–zinc mine tailings
KR102346593B1 (ko) 프러시안 블루 및 그 제조방법
Yuan et al. Construction of Fe3S4/g-C3N4 composites as photo-Fenton-like catalysts to realize high-efficiency degradation of pollutants
CN106669592A (zh) 用于微污染水处理的铁镍负载纳米过氧化钙的制备方法
CN1268551C (zh) 一种无机－有机复合膨润土废水处理材料的制备方法
CN105797716A (zh) 有机废气高效净化oms-2非贵金属催化剂及其制备方法
CN115318311A (zh) 一种FeCN@MoS2-x纳米复合材料、制备方法及其应用
CN104645932A (zh) 一种铁锰氧化物复合改性沸石及其制备方法与应用
WO2019194688A1 (en) Methods of preparing modified biopolymer-silica nanocomposite materials for arsenic removal from contaminated water and compositions therefrom
CN106587187A (zh) 一种用于微污染水处理的复合材料的制备方法
CA2682725C (en) Porous iron oxide and method for producing the same and method for treating solutions
CN112263988A (zh) 一种应用于含锑废水处理的改性硅藻土的制备方法
CN112516974B (zh) 一种水处理纳米材料复合膜
Hang et al. Adsorption performances of naked and 3-aminopropyl triethoxysilane-modified mesoporous TiO2 hollow nanospheres for Cu2+, Cd2+, Pb2+, and Cr (VI) ions
CN109999818B (zh) 一种活化过硫酸盐磁性固相催化剂及其制备方法与应用
CN111408346A (zh) 一种磁性锰氧化物负载活性炭吸附催化材料快速制备方法
KR101481465B1 (ko) 황화철이 코팅된 다공성 지지체의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 황화철이 코팅된 다공성 지지체
KR101615672B1 (ko) 이산화티타늄 나노입자가 담지된 층상 이중 수산화물, 이를 포함하는 비소 흡착제, 및 이의 제조방법
CN113753985B (zh) 利用赤泥制备水处理剂的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant