[发明专利]用于处理含铅废水的氧化锰硅藻土复合吸附剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种用于处理含铅废水的氧化锰硅藻土复合吸附剂及制备方法。

背景技术

铅是工业中应用较多的一种有毒重金属，在电镀、冶金、化工等行业中产生大量含铅废水，如果不经处理而直接将其排放到自然环境中，铅会在水体或相应生物体内富集并最终经食物链进入人体，造成很大的毒害作用。消除工业排放废水中铅离子的技术手段较多，包括离子交换、化学沉淀、膜法、电解和吸附等。其中吸附法是处理污废水中重金属离子污染的最有效方法之一，该方法的特点在于操作简单、重金属可回收利用、一般不会产生二次污染，通常适合于处理量大、重金属离子浓度较低的污废水体系。吸附法处理废水中铅污染物的原理是以高比表面积的无机材料作为吸附剂，通过物理吸附、化学吸附或离子交换等机制将铅的各种形态的离子吸附在吸附剂表面，从而将铅污染物富集并去除，这一技术的关键在于使用比表面积高、与铅离子作用力强的材料作为吸附剂。

目前，用于铅污染物去除的吸附剂主要有天然多孔矿物材料、人工合成无机纳米材料和有机材料三大类，包括硅藻土、沸石、膨润土、火山灰、活性炭、纳米氧化钛、氧化铝、氧化锰、氧化铁和聚苯二胺等。对于多孔天然矿物材料而言，由于其表面与水中铅离子的吸附作用往往不强，对铅污染物的去除能力一般，常需要进一步在表面修饰功能分子提高吸附能力，另一方面，人工合成吸附材料的粒径往往较小，位于纳米尺度，目的是为了通过降低尺寸提高吸附剂比表面积，从而提供更多的铅离子吸附位点。论文曾公开了一种纳米水合氧化锰的制备方法（Su，Q.,Pan,B.,Wan,S.,Zhang,W., & Lv, L. (2010). Use of hydrous manganese dioxide as a potential sorbent for selective removal of lead, cadmium, and zinc ions from water. Journal of colloid and interface science, 349(2), 607–12. doi:10.1016/j.jcis.2010.05.052），尽管这种纳米材料对铅离子有较高的去除能力，但由于纳米材料具有难以克服的团聚倾向，在实际应用过程中很容易降低其使用效果。

一种广为接受和应用的解决纳米吸附剂团聚问题的方法是将纳米吸附剂与天然多孔材料复合，申请号为200610008135.8的中国专利“一种铁锰复合氧化物/硅藻土吸附剂的制备、使用及再生方法”公开了将硅藻土加入铁锰复合氧化物的制备溶液中并震荡30-60分钟，然后经陈化、水洗、干燥获得复合材料吸附剂用于水中的砷污染物处理；申请号为200810025795.6的中国专利“用于去除水中Cr⁶⁺的纳米磁铁矿/硅藻土复合物的制备方法”公开了将硅藻土粉末加入铁盐溶液中，然后控制反应溶液的pH值使氧化铁在硅藻土的孔道内生成获得了用于吸附去除水用六价铬离子的吸附剂，这一技术的核心在于在制备纳米吸附剂的过程中引入天然多孔材料，控制合成制备条件使纳米材料在多孔材料的孔道中形核并生长，并最终使纳米吸附剂无法团聚，然而，由于作为基体的多孔材料并没有参与反应，纳米吸附剂在多孔材料孔道内外形核生长的机理是等同的，更进一步，由于反应介质在多孔材料孔道内扩散困难，会导致更多的材料直接在多孔材料的孔外结构外部形成，这部分材料在应用过程中仍然面临团聚问题带来的吸附效率下降。因而，亟需开发和研究一种新的材料制备方法，既可以在多孔天然材料表面进行修饰有能够完全避免制备出功能纳米材料的团聚。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于处理含铅废水的氧化锰硅藻土复合吸附剂及制备方法，目的是通过原位反应的方法在硅藻土表面均匀生成一层可以作为吸附材料的氧化锰材料，快速高效地去除含铅废水中的铅。

一种用于处理含铅废水的氧化锰硅藻土复合吸附剂，其成分按质量百分比为5-40%氧化锰和60-95%硅藻土。

一种用于处理含铅废水的氧化锰硅藻土复合吸附剂的制备方法按照以下步骤进行：

（1）将硅藻土分散到质量浓度2～30wt%的可溶性低链有机物溶液中，硅藻土的加入量为200-300g/L有机物溶液，搅拌5分钟-5小时，然后过滤，将得到的固体物干燥后置于真空或氮气气氛炉中，于400-800°C煅烧30分钟～5小时；