[发明专利]一种利用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及去除水体中砷的方法，特别是一种利用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷的方法。

背景技术

蛋壳中含有蛋白质，表面带有负电荷，具有多孔结构，能够吸附阳离子，如金、铜、铁等，且我国每年产生的蛋壳超过400×10⁴t，如果这些蛋壳直接废弃，不仅对环境造成污染，而且造成资源的浪费。目前，利用改性蛋壳对重金属的吸附能力的研究已经进行，如利用鸡蛋壳-粉煤灰分别处理酸性含氟废水、酸性含镉废水、酸性含铅废水和酸性含磷废水，以及用鸡蛋壳处理酸性含铜废水等。然而，利用高锰酸钾改性蛋壳，提高其吸附有毒重金属的能力，尚未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种利用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷的方法，其具有除砷效果好，成本低廉，来源丰富，简单可行，以废制废，具有良好应用价值。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷的方法，其包括下列步骤：

1).制备改性蛋壳：按100ml浓度为0.01-0.05mol/L的高锰酸钾溶液中加入1.5-2.5g预处理蛋壳的标准将预处理蛋壳加入浓度为0.01-0.05mol/L的KMnO₄溶液中，振荡10～20h后，在75-125℃烘干得到改性蛋壳；

2).除砷过程：按100ml浓度为50ppb的含砷废水中加入0.50-1.0g改性蛋壳的标准向含砷废水中添加改性蛋壳，并在常温下以频率135-145rpm振荡5-24小时吸附。

上述预处理蛋壳是这样得到的：将回收的蛋壳洗净，去除粘在蛋壳内壁上的膜，于75-125℃时烘干、研磨、过60目筛。

众所周知，蛋壳的主要成份为碳酸钙CaCO₃，其来源广泛，进入水体无二次污染，前期研究显示，蛋壳粉表面带有负电荷，具有多孔结构(如图1所示)，因而具有一定的阳离子吸附能力，但其吸附量相对较少。如图1所示，在经高锰酸钾KMnO₄改性前，蛋壳内部孔状结构较少，有些还被有机物质堵塞，但是，当蛋壳经KMnO₄溶液改性制成改性蛋壳后，不仅如图2所示，原来被有机物质堵塞的孔道，在高锰酸钾的氧化作用下消失，形成孔道的CaCO₃由于腐蚀作用产生部分溶解，导致孔道增加，而且孔径增大，使得改性蛋壳的吸附力增强；而且蛋壳在高锰酸钾溶液中浸泡时，蛋壳上含有的大量有机物质会将高锰酸钾还原，形成层状的分散的二氧化锰附着在改性蛋壳的表面，由图3、图4的蛋壳改性前后红外扫描对比图可知，蛋壳改性后，蛋壳内原来存在的有机物质的N-H键断裂，说明高锰酸钾的氧化性将蛋壳内有机物氧化了，其不仅进一步证明了图2电镜扫描所得的结果，而且可知蛋壳改性后在其表面增加了Mn-O键，这是高锰酸钾本身还原成二氧化锰附着在蛋壳上，并在波长667cm处形成了Mn-O键的峰。由于在MnO₂表面有大量的羟基基团(-OH)，其易与砷酸根离子结合，产生吸附作用，从而有利于砷的吸附去除。

与现有技术相比，本发明创造的优点为：

1、本发明采用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷，由于经高锰酸钾改性后的改性蛋壳具有较好的砷吸附力，其除砷效果大大增强，砷吸附量达到了原来未改性蛋壳粉的21倍，约为88.27％。

2、本发明方法成本低廉，来源丰富，简单可行，以废制废，具有良好应用价值。

附图说明

图1为高锰酸钾改性前蛋壳粉电镜扫描图。

图2为经高锰酸钾改性后的蛋壳粉电镜扫描图。

图3为蛋壳改性前后红外扫描对比图。

图4为图3波数在400-1000cm^-1内的局部放大图。

图5为高锰酸钾改性蛋壳及未改性蛋壳对砷吸附率随时间变化情况图。

具体实施方式

实施例1：

1、蛋壳的预处理：将蛋壳洗净，去除粘在蛋壳内壁上的膜，于75℃时烘干、研磨、过60目筛；

2、制备改性蛋壳：按100ml浓度为0.01mol/L的高锰酸钾溶液中加入1.5g预处理蛋壳的标准将预处理蛋壳加入浓度为0.01mol/L的KMnO₄溶液中，振荡10h后，在75℃烘干得到改性蛋壳；

3.除砷过程：按100ml浓度为50ppb的含砷废水中加入0.5g改性蛋壳的标准向含砷废水中添加改性蛋壳，并在常温下以频率135rpm振荡5小时吸附。

实施例2：