[发明专利]一种去除水中高锰酸根的复合吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除水中高锰酸根的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及利用藕粉负载在莫来石纤维上制得的一种新型的材料，属于水进化处理领域。

背景技术

高锰酸根(MnO₄^-)是锰系物中的最高价态，具有强氧化性，在水中一般不能存在，会被还原成Mn^2-，它可以通过不同的途径对人体造成伤害，诸如通过消化道、呼吸道、皮肤等侵入人体，引起恶心、呕吐等不良反应，浓溶液或结品对皮肤有腐蚀性。口服剂量大者会死于循环衰竭。此外，它还可以在植物、动物体内经生物富集作用累计下来，对生态环境造成长期威胁。

目前，在含高锰酸根的废水处理领域，工程应用最广泛的处理方法为传统沉淀法、絮凝沉降法、电解法、铁屑微电解法。传统沉淀法是利用氢氧化物或硫化物与废水中的Mn^2-反应生成溶度积小的沉淀，从而去除废水中的Mn^2-。一般酸性含锰废水经过调pH值后，用传统化学沉淀法处理，能达到出水含锰离子浓度小于5mg/L，但存在工艺较长、处理条件苛刻、成本较高、废渣较多、引入二次污染、处理量有限等问题。絮凝沉淀法是利用混凝剂使废水中难以沉淀的小颗粒及胶体颗粒脱稳并聚集成大颗粒而沉淀，实现重Mn^2-的去除。但是絮凝沉降法需要提高pH以利于沉降，结果会造成出水pH较高等。电解法处理锰离子浓度较低的废水具有去除率高，无二次污染，能耗少，所沉淀的重金属可回收利用，对废水水质变化适应性较强，反应时间短，但处理大量废水时能耗大，电极金属耗量大，不适合高浓度废水。铁屑微电解法中的三维电解技术适用于高锰地区的水改工程，但微电解法通常是在酸性条件下对废水进行处理，容易造成溶出的铁屑量大或处理效果不显著。综上所述，通过以上的方法处理高锰酸根还原成的Mn^2-会有效果不显著、造成二次污染、成本高及不适合高浓度废水的处理等缺点。

本发明克服了现有技术成本高和不适合高浓度水处理的不足，提供一种利用藕粉负载在莫来石纤维上制得新型复合吸附材料及其制备方法，实现了生活垃圾综合利用，保护环境，实现废弃物的资源化，其去除率可达到96％，具有良好的社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有成本高和不适合高浓度水处理的不足，提供了一种去除水中高锰酸根的复合吸附材料及其制备方法，它是将植物多糖与纤维素在发泡剂的作用下，通过聚合反应负载在吸附材料上形成的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

(1)取新鲜的莲藕洗净，除去藕节，加清水磨成藕浆，用清水洗涤，将洗涤过后的藕浆用水进行反复漂洗至藕粉呈白色为止，再将藕粉沥干，然后晾晒1～2h，将粉团碾碎，待用；

(2)将纯度为99％的铝粉和浓度为31％的浓盐酸按物质的量为2∶1称取，首先将浓盐酸稀释至20％～25％，然后加热至90℃，再加入上述铝粉，在90～100℃条件下回流10～24h，过滤得到无色透明的聚合氯化铝溶胶，再加入酸性硅溶胶和1wt％的聚乙烯醇作为有机助剂，将溶液均匀混合搅拌后于60～80℃真空浓缩，脱水，得到莫来石纺丝原液，采用离心纺丝机得到莫来石凝胶纤维，干燥后得到莫来石纤维；

(3)将莫来石纤维用HCl溶液浸泡3～4h 后，用蒸馏水冲洗直至pH不在降低，干燥后将莫来石纤维和藕粉水溶液均匀混合，并水浴至于，再于100～110℃干燥2～4h；然后用NaOH 溶液清洗纤维，再用蒸馏水漂洗，直至清洗液pH为中性，最后于100～110℃烘干，即可得到此新型的复合吸附材料。

本发明的原理是：藕粉内含有丰富的的羧基、羟基、氨基等功能基吸附基团，通过离子交换去除水体中的高锰酸根离子，而且藕粉所负载的莫来石纤维能够提供巨大的比表面积，从而使此吸附材料的吸附量大大提高，进而达到高效率去除高锰酸根离子的目的。

本发明的具体应用方法：在室温下，取pH＝6～7，浓度为80mg/L的含高锰酸根离子的污水100ml，在污水中加入10g藕粉-莫来石纤维复合吸附材料，吸附45min后，测得污水中高锰酸根离子浓度小于0.5mg/L，去除率可达99.9％以上。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所使用的原材料莲藕种植面积广，莲藕来源丰富、成本低廉，莲藕粉末易制备，而且吸附去除率高、效果好；

(2)此复合吸附材料具有表面积大，通透性能好，吸附速率快等特点，并且它制备方法简单，成本低，生产周期短，环境污染小；