一種稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法，首先采用摩爾濃度2％～5％的MnSO4·H2O溶液與2％～10％的NaCl溶液配制混合液Ⅰ，向混合液Ⅰ中加入0.1％～0.5％的KMnO4溶液，制得水合二氧化錳晶種混合液；對(duì)水合二氧化錳晶種混合液進(jìn)行稀土摻雜晶粒放大處理；對(duì)稀土摻雜水合氧化錳混合液進(jìn)行沉淀物粒徑分級(jí)處理，取粒徑大于10μm的沉淀物進(jìn)行壓濾處理，得到的吸附劑濾餅；將吸附劑濾餅在50℃～75℃條件下干燥1.5h～3h，至表面無(wú)明顯水分，得到最終的吸附劑。該吸附劑吸附反應(yīng)速度快、吸附容量高，從而減少其在廢水處理過(guò)程中的投加量，降低了廢水處理的運(yùn)行成本。
【專利說(shuō)明】一種稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)納米金屬氧化物(如水合氧化錳、水合氧化鐵等)等對(duì)廢水中鉈、鎘等陽(yáng)離子型重金屬具有較高的吸附容量。納米金屬氧化物在溶液體系中的等溫吸附容量、多離子競(jìng)爭(zhēng)吸附關(guān)系、解吸再生性能等內(nèi)容研究較多，然而納米金屬氧化物卻在廢水處理工程應(yīng)用較少，這主要是由于存在如下幾點(diǎn)技術(shù)難點(diǎn):首先，納米金屬氧化物的粒徑小，納米級(jí)的氧化物顆粒在吸附重金屬后，難以從廢水中沉淀分離，從而導(dǎo)致處理后的廢水中總重金屬濃度并未顯著降低。其次，納米金屬氧化物的吸附選擇性不強(qiáng)，難以去除廢水中微量的重金屬。當(dāng)廢水中Ca2+、Pb2+等陽(yáng)離子濃度遠(yuǎn)高于需要去除的目標(biāo)重金屬污染物(如Tl、Hg等)濃度時(shí)，吸附劑的表面羥基點(diǎn)位被濃度更高的Ca2+、Pb2+占據(jù)，使得處理出水中殘留的微量重金屬仍難以達(dá)到深度處理的出水要求。
[0003]因此，開發(fā)一種對(duì)廢水中微量重金屬(如Tl、Hg等)具有高度選擇性吸附、吸附容量高、且易于沉淀分離的金屬氧化物吸附劑具有重要的推廣應(yīng)用前景與經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法，采用該制備方法制得的吸附劑吸附反應(yīng)速度快、吸附容量高，從而減少其在廢水處理過(guò)程中的投加量，降低了廢水處理的運(yùn)行成本。
[0005]一種稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法，所述制備方法包括:
[0006]采用摩爾濃度2 %?5 %的MnSO4 -H2O溶液與2 %?10 %的NaCl溶液配制混合液I，向所述混合液I中加入0.1 %?0.5%的KMnO4溶液，在設(shè)定的反應(yīng)條件下制得水合二氧化錳晶種混合液；
[0007]對(duì)所述水合二氧化錳晶種混合液進(jìn)行稀土摻雜晶粒放大處理，具體包括:采用
0.2 %?I %的CeCl3溶液與2 %?5 %的MnSO4 -H2O溶液，按照一定的體積比配制成混合液II，將所述混合液II與所述水合二氧化錳晶種混合液按照一定的體積比混合，配制成混合液III，再向所述混合液III中加入1%?3% KMnO4溶液，在20?40°C條件下，將混合溶液攪拌反應(yīng)1.5?3h，得到稀土摻雜水合氧化錳混合液；
[0008]對(duì)所述稀土摻雜水合氧化錳混合液進(jìn)行沉淀物粒徑分級(jí)處理，取粒徑大于10 μ m的沉淀物進(jìn)行壓濾處理，收集壓濾處理后得到的吸附劑濾餅；
[0009]將所述吸附劑濾餅在50°C?75°C條件下干燥1.5h?3h，至表面無(wú)明顯水分，得到最終的稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑。
[0010]在所述水合二氧化錳晶種混合液制備過(guò)程中:
[0011]所述KMnO4溶液的摩爾濃度優(yōu)選為0.4% ;所述MnSO4 -H2O溶液的摩爾濃度優(yōu)選為3% ;所述NaCl溶液的摩爾濃度優(yōu)選7%。
[0012]在所述水合二氧化錳晶種混合液制備過(guò)程中:
[0013]所述MnSO4.H2O溶液與所述NaCl溶液的體積比為5:1?2:1之間，優(yōu)選3:1;
[0014]且所述混合液I與KMnO4溶液的體積比為4:1?1:1之間，優(yōu)選2:1。
[0015]所述設(shè)定的反應(yīng)條件為:溫度介于90?100°C之間，攪拌反應(yīng)時(shí)間介于1.5?3h之間，優(yōu)選2h。
[0016]在進(jìn)行稀土摻雜晶粒放大處理的過(guò)程中:
[0017]所采用的MnSO4.H2O溶液的濃度優(yōu)選為3%，所采用的CeCl3溶液的濃度優(yōu)選
0.7%,且所述MnSO4.H2O溶液與CeCl3溶液按照8:1?12:1的體積比配制成混合液II。
[0018]在進(jìn)行稀土摻雜晶粒放大處理的過(guò)程中:
[0019]所述混合液II與所述水合二氧化錳晶種混合液的體積比為3:1?5:1之間，優(yōu)選為 4:1 ;
[0020]在所述混合液III中所加入的KMnO4溶液的摩爾濃度優(yōu)選為2 %，且所述混合液III與所述KMnO4溶液的體積比為3:1?1:1之間，優(yōu)選為2:1。
[0021]在進(jìn)行稀土摻雜晶粒放大處理的過(guò)程中:
[0022]所述混合溶液攪拌反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為2h。
[0023]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，采用該制備方法制得的吸附劑吸附具有反應(yīng)速度快、吸附容量高的特點(diǎn)，能夠減少?gòu)U水處理過(guò)程中吸附劑的投加量，降低了廢水處理的運(yùn)行成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例利用溶液體系中的氧化還原反應(yīng)、共沉淀淀反應(yīng)等多種物理化學(xué)反應(yīng)機(jī)制，制備得到富含表面羥基活性交換點(diǎn)位的稀土摻雜水合氧化錳吸附劑，該吸附劑能夠應(yīng)用于廢水中鉈、鎘、鉛等重金屬的深度吸附去除。下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法流程示意圖，所述方法包括:
[0028]步驟11:采用摩爾濃度為2%?5%的MnSO4.H2O溶液與2%?10%的NaCl溶液配制混合液I，向所述混合液I中加入0.1%?0.5%的KMnO4溶液，在設(shè)定的反應(yīng)條件下制得水合二氧化錳晶種混合液；
[0029]在該步驟中，制備水合氧化錳晶種混合溶液的配方可以為:0.1%?0.5%摩爾濃度的KMnO4溶液，濃度優(yōu)選0.4% ;2%?5%摩爾濃度的MnSO4.H2O溶液，濃度優(yōu)選3% ；4%?10%摩爾濃度的NaCl溶液，濃度優(yōu)選7%。為方便起見，以下濃度均為摩爾濃度。
[0030]且在上述配方的前提下，所述MnSO4.Η20溶液與所述NaCl溶液的體積比為5:1?2:1之間，優(yōu)選3:1 ;且所述混合液I與KMnO4溶液的體積比介于4:1?1:1之間，優(yōu)選2:1。
[0031]上述設(shè)定的反應(yīng)條件為:溫度介于90?100°C之間，攪拌反應(yīng)時(shí)間介于1.5?3h之間，優(yōu)選2h。
[0032]步驟12:對(duì)所述水合二氧化錳晶種混合液進(jìn)行稀土摻雜晶粒放大處理；
[0033]在該步驟中，具體操作為:采用0.2%?1%的CeCl3(氯化鈰)溶液與2%?5%的MnSO4.H2O溶液，按照一定的體積比配制成混合液II，將所述混合液II與所述水合二氧化錳晶種混合液按照一定的體積比混合，配制成混合液III，再向所述混合液III中加入1%?3%KMnO4溶液，在20?40°C條件下，將混合溶液攪拌反應(yīng)1.5?3h，得到稀土摻雜水合氧化錳混合液；
[0034]在上述過(guò)程中，所采用的MnSO4.H2O溶液的濃度優(yōu)選為3 %，所采用的CeCl3溶液的濃度優(yōu)選0.7%，且所述MnSO4.H2O溶液與CeCl3溶液按照8:1?12:1的體積比配制成混合液II，優(yōu)選為10:1。
[0035]且所述混合液II與所述水合二氧化錳晶種混合液的體積比為3:1?5:1之間，優(yōu)選為4:1 ;在所述混合液III中所加入的KMnO4溶液的摩爾濃度優(yōu)選為2%，所述混合液III與所述KMnO4溶液的體積比為3:1?1:1之間，優(yōu)選為2:1。
[0036]另外，在進(jìn)行稀土摻雜晶粒放大處理的過(guò)程中，所述混合溶液攪拌反應(yīng)的時(shí)間介于1.5?3h之間，優(yōu)選2h ;且反應(yīng)溫度介于20?40°C之間。
[0037]步驟13:對(duì)所述稀土摻雜水合氧化錳混合液進(jìn)行沉淀物粒徑分級(jí)處理，取粒徑大于10 μ m的沉淀物進(jìn)行壓濾處理，收集壓濾處理后得到的吸附劑濾餅；
[0038]在該步驟中，可以采用水力旋流器對(duì)稀土摻雜水合氧化錳混合液進(jìn)行沉淀物粒徑分級(jí)處理，選取粒徑大于10 μ m的沉淀物進(jìn)入壓濾機(jī)，再進(jìn)行壓濾脫水處理，得到吸附劑濾餅。
[0039]步驟14:將所述吸附劑濾餅在50°C?75°C條件下干燥1.5h?3h，至表面無(wú)明顯水分，得到最終的稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑。
[0040]采用上述步驟所制備的稀土摻雜水合氧化錳吸附劑能夠應(yīng)用于廢水中鉈、鎘、鉛等重金屬的深度吸附去除。
[0041]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所提供的制備方法具有如下的優(yōu)點(diǎn)和意義:
[0042](I)通過(guò)晶種制備與稀土摻雜晶粒放大兩步處理，實(shí)現(xiàn)了納米金屬氧化物的粒徑在一定范圍內(nèi)的可控增長(zhǎng)，使得制得的稀土摻雜水合氧化錳吸附劑作為一種投加型吸附劑在完成吸附廢水中重金屬過(guò)程后，能夠從廢水中沉淀分離，提高了其工程應(yīng)用價(jià)值。
[0043](2)采用氯化鈰摻雜，提高了傳統(tǒng)水合氧化錳的選擇吸附性，能夠用于廢水中微量的Tl、Hg等重金屬的去除。
[0044](3)由于該吸附劑的吸附反應(yīng)速度快、吸附容量高，從而減少其在廢水處理過(guò)程中的投加量，降低了廢水處理的運(yùn)行成本。
[0045]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法，其特征在于，所述制備方法包括: 采用摩爾濃度2%?5%的MnSO4.H2O溶液與2%?10%的NaCl溶液配制混合液I，向所述混合液I中加入0.1 %?0.5%的KMnO4溶液，在設(shè)定的反應(yīng)條件下制得水合二氧化猛晶種混合液； 對(duì)所述水合二氧化錳晶種混合液進(jìn)行稀土摻雜晶粒放大處理，具體包括:采用0.2 %?I %的CeCl3溶液與2 %?5 %的MnSO4 -H2O溶液，按照一定的體積比配制成混合液II，將所述混合液II與所述水合二氧化錳晶種混合液按照一定的體積比混合，配制成混合液III，再向所述混合液III中加入1%?3% KMnO4溶液，在20?40°C條件下，將混合溶液攪拌反應(yīng)1.5?3h，得到稀土摻雜水合氧化錳混合液； 對(duì)所述稀土摻雜水合氧化錳混合液進(jìn)行沉淀物粒徑分級(jí)處理，取粒徑大于1ym的沉淀物進(jìn)行壓濾處理，收集壓濾處理后得到的吸附劑濾餅； 將所述吸附劑濾餅在50°C?75°C條件下干燥1.5h?3h，至表面無(wú)明顯水分，得到最終的稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法，其特征在于，在所述水合二氧化錳晶種混合液制備過(guò)程中: 所述KMnO4溶液的摩爾濃度優(yōu)選為0.4% ;所述MnSO4 -H2O溶液的摩爾濃度優(yōu)選為3% ;所述NaCl溶液的摩爾濃度優(yōu)選7%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法，其特征在于，在所述水合二氧化錳晶種混合液制備過(guò)程中: 所述MnSO4.H2O溶液與所述NaCl溶液的體積比為5:1?2:1之間，優(yōu)選3:1; 且所述混合液I與KMnO4溶液的體積比為4:1?1:1之間，優(yōu)選2:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法，其特征在于，所述設(shè)定的反應(yīng)條件為:溫度介于90?100°C之間，攪拌反應(yīng)時(shí)間介于1.5?3h之間，優(yōu)選2h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法，其特征在于，在進(jìn)行稀土摻雜晶粒放大處理的過(guò)程中: 所采用的MnSO4.H2O溶液的濃度優(yōu)選為3 %，所采用的CeCl3溶液的濃度優(yōu)選0.7 %，且所述MnSO4.H2O溶液與CeCl3溶液按照8:1?12:1的體積比配制成混合液II。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法，其特征在于，在進(jìn)行稀土摻雜晶粒放大處理的過(guò)程中: 所述混合液II與所述水合二氧化錳晶種混合液的體積比為3:1?5:1之間，優(yōu)選為4:1 ； 在所述混合液III中所加入的KMnO4溶液的摩爾濃度優(yōu)選為2 %，且所述混合液III與所述KMnO4溶液的體積比為3:1?1:1之間，優(yōu)選為2:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述稀土摻雜水合氧化錳的吸附劑制備方法，其特征在于，在進(jìn)行稀土摻雜晶粒放大處理的過(guò)程中: 所述混合溶液攪拌反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為2h。
【文檔編號(hào)】B01J20/06GK104162404SQ201410421804
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】楊曉松, 胡建龍, 邵立南, 鄭曦, 陳國(guó)強(qiáng), 劉峰彪, 劉艷麗, 趙少康 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院