[发明专利]一种去除天然水中锰离子的复合吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种去除天然水中锰离子的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及含锰离子污水的处理，属于环境保护中污水净化处理领域。

背景技术

锰是人体必须的微量元素，是人体内多种酶的成分。但是，锰过量也会给人们的生活和生产带来很多不便和危害。首先，从感官上讲，水中的锰含量在0.5mg/L以上时，水就会产生令人不愉快的颜色和独特的臭味，而且会在衣物、器具上着色，很不美观。其次，从生理学上讲，人类摄入过量的锰，会造成相关器官的病变，对人体有慢性中毒现象。对于工业用水，如造纸工业、纺织工业、食品工业、酿造工业等，过多的锰含量使产品的色和味质量下降，从而造成巨大的经济损失。此外，在净水厂、配水管网以及锅炉中产生的沉积物、结垢等现象也会造成危害。

目前，已有一些发明专利公开锰离子的处理方法。如公开号为CN101333027的发明专利公开了去除水中铁锰离子滤料的制备方法及产品；公开号为CN101402486的发明专利则公开了用于铁锰离子超标地下水的膜处理系统及方法，原理为采用超滤膜截留，然而其仅仅适用于地下水。

对于锰离子的处理方法还有很多，包括自然氧化法、接触氧化法和微生物氧化法等。自然氧化法反应进程慢，工艺设备庞大，投资费用和运行费用很高；接触氧化法方法不严密，工艺流程趋于复杂，运行费用偏高；而微生物氧化物虽然降低了投资和运行费用，但是由于各地水质的差异，缺乏一整套规范化的调试运行方法。由此可见，诸如此类的传统方法，对于锰离子的处理方法还不完善。

水中腐殖酸会影响除锰效果，锰离子与腐殖酸络合形成的有机锰易吸附于载体表面。

改性火山岩滤料，通过对火山岩滤料进行表面改性后制得的。其除锰效果明显优于未改性的火山岩，能实现水中的锰离子 的100％去除。

因此，本发明利用腐殖质-改性火山岩滤料，提供了一种深度处理天然水中锰离子的新思路，具有广阔的发展前景。

发明内容

本发明的目的是：本发明针对传统的氧化法处理水中锰离子的高投资、处理进程缓慢、处理效率低等缺点，提供了一种去除天然水体中锰离子的复合吸附材料及其制备方法。本发明具有吸附效率高、操作简单、处理理程快、成本低等特点。

本发明的原理是：水中的腐殖酸能与水中的锰离子络合形成有机锰，有机锰易吸附于载体上，作为载体的改性火山岩滤料有很强的对锰的吸附能力，两者结合，从而实现对锰的彻底去除。

为达到本发明的目的，遵循原理，所设计的技术方案如下：

(1)首先取火山岩滤料100～150g，用蒸馏水反复冲洗3～5次，在50～60℃下烘干，过20目筛，取能过20目筛的颗粒，过30目筛，得到能过20目筛却不能过30目筛的部分颗粒；

(2)加入1mol/L的硝酸铁溶液120mL，搅拌30～40min，使两者混合均匀，快速搅拌3～4min，再加入3mol/L的氢氧化钾溶液100mL，静置1h，使氢氧化铁均匀涂布于火山岩滤料表面；

(3)将上述滤料置于马弗炉中，在400℃下烘烤1～2h，用去离子水反复冲洗2～3次，洗脱粘附不牢的物质，在90～100℃下烘干，即完成了对火山岩滤料的改性；

(4)取腐殖酸5～15g，加入到50mL的质量分数为20～30％的醋酸溶液中，搅拌30min混匀；

(5)向上述混合物中添加改性火山岩滤料20～30g，置于热水浴中，控制温度为50～60℃，2～3h后取出，自然晾干。

所述的腐殖酸可以是腐殖酸钠、腐殖酸钾或硝基腐殖酸中的一种。

本发明的具体应用方法为：取制备好的复合材料5g，投放到体积为300mL、锰离子浓度为50mg/L污水中，调节pH为5.5～6.5，静态吸附1～2h后，再测得污水中锰离子浓度在0.1mg.L以下，甚至彻底去除水中的锰离子，低于饮用水的最高允许浓度标准，出水稳定达标。

本发明的有益效果是：本发明制得的复合吸附材料，可以有效去除天然水体中的锰离子，处理效率甚至可以高达100％，使人类健康及各行各业免受锰离子造成的危害以及不便。本发明具有低成本、高吸附率、短周期、无二次污染、无负面影响等特点。

具体实施方式

本发明所采用的技术方案如下：