[发明专利]聚锰硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及聚锰硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用。

背景技术

臭氧作为一种强氧化剂,在废水处理中的应用日益受到人们的关注,但臭氧在水中的溶解度较低且不稳定、导致臭氧的利用率较低并且单独臭氧很难将有机物彻底降解为CO₂和H₂O从而阻碍了臭氧氧化的广泛应用。催化臭氧氧化是近年来发展起来的一种以提高臭氧利用效率为目的的高级氧化技术,是利用反应过程产生的大量强氧化性自由基氧化分解水中的有机物达到水质净化的目的。金属氧化物(TiO₂、MnO₂、MnOOH、CeO₂、ZnOOH、FeOOH、等)催化臭氧氧化降解水中的污染物已有报道。但有关聚锰硅盐及其制备方法和其在非均相催化臭氧氧化水处理中的应用还鲜见报道。

发明内容

本发明的目的是提供聚锰硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用。

本发明中聚锰硅盐是将碱金属硅酸盐水溶液滴加到可溶性锰盐水溶液中，再经静沉、活化、过滤、洗涤、干燥、研磨后过筛而制成的；其中，向可溶性锰盐水溶液中滴加碱金属硅酸盐水溶液至pH值为8~9；其制备方法是按下述步骤进行的：一、以100r/min~300r/min的搅拌速度不断搅拌可溶性锰盐水溶液，同时逐滴滴加碱金属硅酸盐水溶液直至pH值为8~9，获得混合物；二、将步骤一所得的混合物静沉10~30min，然后在30℃~80℃条件下活化12~24h，过滤；三、将过滤后的沉淀物用去离子水反复洗涤至上清液的电导率和pH不发生变化后干燥，然后研磨后过筛，即得到聚锰硅盐。

本发明聚锰硅盐在非均相催化臭氧氧化水处理中作为催化剂的应用。

本实施方式所述聚锰硅盐为固态，非晶型，呈棕褐色，粒径为0.1~0.5mm，其在水中静置2min后可完全沉降，比表面积为300.2067m??/g比现有的纳米级锰系催化剂（MnOOH比表面积17.99m??/g）比表面积大，催化效果好，无毒无副作用，易于回收利用。本发明制备方法简单，原料来源丰富，因此制备成本低。本发明聚锰硅盐能促进臭氧分解转化成羟基自由基，增加水体中自由基的生成速率和数量，提高了臭氧的氧化性和利用率。催化臭氧氧化比单独臭氧氧化对水中有机污染物的去除率提高30~60个百分点。聚锰硅盐作为催化臭氧分解生成羟基自由基的催化剂用于连续流试验中具有催化去除有机污染物活性强，自身稳定性高，易于回收利用，不产生二次污染等优点。

附图说明

图1是具体实施方式十八制备的聚锰硅盐放大4万倍扫描电子显微镜（SEM）图；图2是具体实施方式十八制备的聚锰硅盐放大3千倍扫描电子显微镜（SEM）图；图3是具体实施方式十八中对比实验去除水中有机污染物对氯硝基苯的效果图，图3中-■-表示投加臭氧和催化剂聚锰硅盐的有机污染物去除率曲线，-◆-表示仅投加臭氧的有机污染物去除率曲线，-▲-表示聚锰硅盐吸附有机污染物曲线；图4是具体实施方式十八制备的聚锰硅盐X射线光电子能谱（XPS）图；图5是具体实施方式十八制备的聚锰硅盐的XRD谱图。

具体实施方式

 具体实施方式一：本实施方式中是将碱金属硅酸盐水溶液滴加到可溶性锰盐水溶液中，再经静沉、活化、过滤、洗涤、干燥、研磨后过筛而制成的；其中，向可溶性锰盐水溶液中滴加碱金属硅酸盐水溶液至pH值为8~9。

本实施方式所述聚锰硅盐为固态，非晶型，呈棕褐色，粒径为0.1~0.5mm，其在水中静置2min后可完全沉降，比表面积为300.2067m??/g。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述可溶性锰盐水溶液中可溶性锰盐为硝酸锰、硫酸锰或氯化锰。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述碱金属硅酸盐水溶液中碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或偏硅酸钠。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式中聚锰硅盐的制备方法是按下述步骤进行的：一、以100r/min~300r/min的搅拌速度不断搅拌可溶性锰盐水溶液，同时逐滴滴加碱金属硅酸盐水溶液直至pH值为8~9，获得混合物；二、将步骤一所得的混合物静沉10~30min，然后在30℃~80℃条件下活化12~24h，过滤；三、将过滤后的沉淀物用去离子水反复洗涤至上清液的电导率和pH不发生变化后干燥，然后研磨后过筛，即得到聚锰硅盐。