專利名稱：一種利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及去除水體中鎘的方法，特別是一種利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘的方法。
背景技術(shù)：
MnO2 (二氧化錳)是一種兩性過(guò)渡金屬氧化物，是鐵錳礦的主要成分。它是一種常溫下非常穩(wěn)定的黑色或棕色粉末狀固體。二氧化錳做為一種重要的無(wú)機(jī)功能材料，在催化和電極材料等領(lǐng)域中已得到廣泛的應(yīng)用，并且在環(huán)境領(lǐng)域也有優(yōu)良的應(yīng)用前景，尤其是有特殊性質(zhì)的納米Μη02。目前，利用二氧化錳吸附水中的砷、鎘、鉛的研究已經(jīng)進(jìn)行。但是，常規(guī)二氧化錳呈聚集狀態(tài)，其對(duì)重金屬的吸附能力較差，本技術(shù)利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花，即在棉花上生成分散的納米二氧化錳，提高二氧化錳的吸附能力。在另一方面，二氧化錳固定在棉花上，有利于納米材料的回收。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘的方法，其具有除鎘效果好，成本低廉，來(lái)源豐富，簡(jiǎn)單可行的特點(diǎn)，因而具有良好應(yīng)用價(jià)值。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘的方法，其包括下列步驟(I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 00^2. OOg高猛酸鉀(ΚΜη04)、5. 36飛.54g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)12 24h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過(guò)程按10(T250mL，50 100 ppm的含鎘廢水中加入O. 50-1. O g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135-145rpm振蕩7_24小時(shí)。眾所周知，脫脂棉，即棉花的主要成分是纖維素，高錳酸鉀有強(qiáng)氧化性。高錳酸鉀氧化作用使棉纖維變成醋酸纖維酯，而高錳酸鉀自身被還原為二氧化錳，即經(jīng)過(guò)制備改性棉花步驟后得到的改性棉花為二氧化錳修飾的醋酸纖維酯，其結(jié)構(gòu)為二維層狀結(jié)構(gòu)，其中硝酸鈣中的鈣離子嵌入二維層狀結(jié)構(gòu)的層間，控制了二維層狀結(jié)構(gòu)的層距。層間間距的大小決定了進(jìn)入層間的原子的直徑大小，鈣離子的直徑與鎘離子的直徑接近，因此有助于改性棉花對(duì)鎘離子的吸附。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)為I、本發(fā)明采用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘，由于經(jīng)高錳酸鉀、硝酸鈣改性后的棉花具有較好的鎘吸附力，其除鎘效果大大增強(qiáng)，鎘吸附量達(dá)到了原來(lái)未改性棉花的20倍。2、本發(fā)明方法簡(jiǎn)單可行，具有良好應(yīng)用價(jià)值。


圖I為經(jīng)高錳酸鉀及硝酸鈣改性后的棉花電鏡掃描圖。從圖中可以看到二氧化錳納米晶粒(圖中正八邊形晶體)在纖維酯上分布較為均勻，晶體粒徑從IOOnm到200nm不等。但是在個(gè)別區(qū)域存在大顆粒晶體，粒徑大約為3 μ m。其原因可能是在振蕩合成樣品過(guò)程中，振蕩為顆粒間凝聚作用提供了動(dòng)力，加強(qiáng)了晶粒間的分子力，從而使得細(xì)微的晶粒凝聚成大的顆粒。圖2為改性棉花吸附鎘的吸附容量圖，其中橫坐標(biāo)為鎘離子的初始濃度，縱坐標(biāo)為吸附容量。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :(I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 03g高猛酸鉀(KMn04)、5. 36g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)12h后，烘干，即得到改性棉花。 (2)除鎘過(guò)程按100mL，50ppm的含鎘廢水中加入O. 50g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135rpm振蕩24小時(shí)。實(shí)施例2:(I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 03g高猛酸鉀(KMn04)、5. 48g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)12h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過(guò)程按200mL，100 ppm的含鎘廢水中加入O. 6 g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135rpm振蕩15小時(shí)。實(shí)施例3:(I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 04g高猛酸鉀(KMn04)、5. 36g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)20h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過(guò)程按200mL，IOOppm的含鎘廢水中加入I. Og改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135rpm振蕩10小時(shí)。實(shí)施例4 (I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 04g高猛酸鉀(KMn04)、5. 54g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)20h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過(guò)程按250mL，50 ppm的含鎘廢水中加入O. 5g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135rpm振蕩7小時(shí)。實(shí)施例5 (I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 04g高猛酸鉀(KMn04)、5. 36g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)20h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過(guò)程按250mL, 100 ppm的含鎘廢水中加入I. Og改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135rpm振蕩20小時(shí)。
實(shí)施例6 (I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 54g高猛酸鉀(KMn04)、5. 44g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)18h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過(guò)程按180mL, 100 ppm的含鎘廢水中加入O. 7g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率140rpm振蕩16小時(shí)。實(shí)施例7:(I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入2. OOg高猛酸鉀(KMn04)、5. 54g硝 酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)20h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過(guò)程按250mL, 100 ppm的含鎘廢水中加入I. Og改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135rpm振蕩20小時(shí)。吸附實(shí)驗(yàn)分別稱取實(shí)施例1-7中得到的改性棉花8份，每份質(zhì)量為O. Ig,分別加Λ250ml濃度分別為2、6、10、20、30、40、50、100ppm的含鎘廢水中，振蕩24h后過(guò)濾，測(cè)定上清液中鎘的含量，得到結(jié)果如圖2所示，由圖2可知，隨著鎘濃度的增加，改性棉花對(duì)鎘的吸附容量也增加。相同的條件下，未經(jīng)改性的棉花對(duì)水中鎘的去除效率只有4. 02%。這就表明改性棉花對(duì)鎘的吸附能力增加了 20倍左右。
權(quán)利要求
1. 一種利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘的方法，其特征在于包括下列步驟 (1)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I.0(T2. OOg高錳酸鉀、5. 36 5. 54g硝酸鈣、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度 振蕩反應(yīng)12 24h后，烘干，即得到改性棉花； (2)除鎘過(guò)程按10(T250mL,5(Tl00 ppm的含鎘廢水中加入0. 50-1. 0 g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135-145rpm振蕩7_24小時(shí)。
全文摘要
一種利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘的方法，其包括(1)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入1.00~2.00g高錳酸鉀(KMnO4)、5.36~5.54g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5.0g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)12~24h后，烘干，即得到改性棉花；(2)除鎘過(guò)程按100~250mL，50~100 ppm的含鎘廢水中加入0.50-1.0 g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135-145rpm振蕩7-24小時(shí)。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單可行，且改性棉花對(duì)鎘的吸附能力急劇增加，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B01J20/30GK102963954SQ20121052784
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者彭亮, 楊嬌, 顧繼東, 曾清如, 邵繼海, 劉佶斌 申請(qǐng)人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)