[发明专利]用于去除BrO3‑和ClO4‑的纳米铁锰改性沸石及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于环境保护和化工分离领域，具体涉及一种用于去除BrO₃^-和ClO₄^-的纳米铁锰改性沸石及其制备和应用。

背景技术

溴酸盐(BrO₃^-)和高氯酸盐(ClO₄^-)是两种卤素类含氧酸根。饮用水中溴酸盐主要来自含溴地表水或地下水在臭氧消毒过程中产生的副产物，高氯酸盐除了自然富集外，人为来源主要有火箭、焰火等的固体推进剂中的氧化剂-高氯酸铵、部分硝酸钾农药，以及部分火药和烟花生产企业的排放。溴酸盐具有强致癌性，长期引用可引发肝脏、甲状腺等器官的癌变，高氯酸盐则可严重干扰人体甲状腺功能，影响人体正常新陈代谢功能。因此对其在饮用水中的存在、来源及安全阈值的研究引起了环境研究者的重视。《饮用水卫生标准(GB5749－2006)》中规定溴酸盐限值为0.01mg·L^-1，而美国环保部(EPA)规定饮用水中高氯酸盐限值为24.5μg·L^-1。由于两种污染物均以溶解性离子态存在，目前普遍采用的常规“混凝沉淀-过滤-消毒”给水处理工艺无法有效去除。着眼于饮用水原水中溴酸盐的去除，目前有部分相关专利报道(CN203247158U一种用于饮用水中溴酸盐检测的高效吸附小柱)，而高氯酸盐的去除多采用较为复杂的膜分离方法，也有采用新型有机吸附材料的研究(CN101439889同步吸附解吸的选择性膜技术的装置、方法及其应用；CN102502911A一种吸附降解水中高氯酸盐的方法)。但这些方法或成本高昂，或容易产生二次污染。

沸石作为分布广、储量大的天然矿物材料，具有较大的比表面积和荷电性能，改性处理后可具有多种催化和吸附性能(CN102671623A粉煤灰基沸石/氧 化铝复合吸附材料的制备方法；CN102267736A一种类沸石咪唑酯骨架材料脱色吸附水中染料的方法)。已有研究者注意到单质铁作是一种安全有效的还原剂，并采用成品纳米铁，通过物理粘合作用，结合在沸石颗粒表面(CN103464094A一种纳米铁改性沸石的制备方法)，但该专利申请是采用成品纳米铁通过物理粘合作用，结合在沸石颗粒表面；纳米铁的分散性不好，越是小颗粒的表面结合能越大越容易结团，不能较为均匀的分布在沸石表面，内层纳米铁无法有效发挥还原效能；另外由于是通过粘合作用与沸石结合在一起，若浸泡在水中并且有搅拌剪切作用下，纳米铁较容易与沸石颗粒分离开。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种用于去除BrO₃^-和ClO₄^-的纳米铁锰改性沸石的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法获得的用于去除BrO₃^-和ClO₄^-的纳米铁锰改性沸石。该改性沸石材料由具有高吸附活性的天然沸石、负载纳米铁纳米锰的混合物组成，比表面积大，活性点位多，可与ClO₄^-、BrO₃^-产生较强静电吸附和还原效应，适应能力强，吸附速率快，去除效率高。

本发明的再一个目的在于提供上述用于去除BrO₃^-和ClO₄^-的纳米铁锰改性沸石的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于去除BrO₃^-和ClO₄^-的纳米铁锰改性沸石的制备方法，包括以下步骤：

(1)将天然沸石粉碎、过筛、洗净后，在常温条件下，用HCl溶液和NaOH溶液浸泡，然后过滤、洗涤、烘干得到沸石A；

(2)将步骤(1)得到的沸石A与FeCl₃、MnSO₄混合后加入聚乙二醇溶液中，并搅拌均匀，120～140℃恒温充分反应10～20min，得到沸石悬浊液；其中沸石A与FeCl₃重量比为(5～10):1，沸石A与MnSO₄重量比为(15～20):1；