[发明专利]锰氧八面体分子筛材料的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种锰氧八面体分子筛材料，具体地涉及一种孔道中具有氢离 子的锰氧八面体分子筛材料的制备方法和应用。

背景技术

目前对工业重金属废水的处理一般采取反渗透膜法、化学沉淀法、氧化还 原法、铁氧体法、电解法、离子交换法、吸附法、膜分离法等。其中除了膜分 离法，用其他方法处理后的重金属离子浓度比较高，需要其他方法辅助处理， 如与膜分离法结合等。而膜分离法虽然具有交换容量大的特点，但是其成本较 高，操作复杂，膜寿命短。

和普通离子交换树脂相比，锰氧八面体分子筛材料表现出交换容量大，离 子交换区间大，及工作条件要求低等特点。

根据目前的锰氧八面体分子筛材料在离子交换上的应用做了相关研究，其 分子筛孔道内一般具有的是Na⁺或K⁺，其与重金属离子的交换能力较差。而且， 其制备方法周期较长，废酸需要再处理。

发明内容

针对上述确定，本发明提供一种能够用于金属离子交换的锰氧八面体分子 筛材料的制备方法和应用。

本发明提供一种锰氧八面体分子筛材料，其微孔结构为由MnO₆八面体形成 的介孔骨架，其特征在于，其孔道中具有氢离子；其具有2×2型孔道结构。

本发明还提供一种制备上述的锰氧八面体分子筛材料的方法，将主要成分 为三氧化二锰的锰矿石粉碎为锰矿粉，将所述锰矿粉与过量的酸充分反应，过 滤所得的固体粉末，干燥后得到干燥团粒，反应条件为，反应温度为20℃-120 ℃，反应时间为30min-6h，所述酸的浓度为1mol/L-10mol/L；所述锰矿粉与酸 的摩尔比为1:0.5-1:10。

优选的，所述酸包括硫酸、盐酸、硝酸。

优选的，通过搅拌或震荡使所述锰矿粉与酸反应完全。

优选的，向200g锰矿粉中加入4mol/L的硫酸1000mL，在80℃下搅拌反 应4h，将过滤得到的粉末在120℃下干燥。

优选的，向过滤所得的滤液中加入所述锰矿粉，按照所述方法和反应条件 进行反应，得到干燥团粒和滤液，按照上述方法多次重复利用所得滤液。

优选的，向所述多次重复利用所得的滤液中加入碱，直至不再产生沉淀， 将所述沉淀加热至550℃得到锰矿粉。

本发明还提供一种上述的锰氧八面体分子筛材料的应用，将所述锰氧八面 体分子筛材料用于离子交换或者金属离子交换，其中所述锰氧八面体分子筛材 料具有的氢离子能够与离子或者金属离子进行交换。

本发明的有益效果如下。

本发明的锰氧八面体分子筛材料的孔道中具有H⁺，由于H⁺相对于Na⁺或K⁺的体积更小、反应活性更强，因此更易于与重金属离子进行交换，处理工业废 水的能力更强。

本发明的制备锰氧八面体分子筛材料的方法更为简单，且能够使未反应的 锰离子重新反应为锰矿粉，以减小对环境的污染。

另外，按照本发明的方法制备的锰氧八面体分子筛材料的比表面积在50平 米/克以上，离子交换容量(CEC(CationExchangeCapacity))大于10mmol/g， 其对于一价、二价、三价、四价、五价、六价等金属阳离子及配位络离子在室 温下处理后的浓度达到国家工业废水排放标准；本发明的锰氧八面体分子筛材 料对于重金属废水处理循环次数达到200次以上结构保持稳定，其可以在室温 下经酸浸泡可再生。

附图说明

图1为制备本发明的锰氧八面体分子筛材料的方法的流程示意图。

图2为本发明的一个优选的实施例中所生成的锰八面体分子筛的粉末X射线 图谱。

具体实施方式

在本发明的实施例中，采用以下的制备条件。硫酸浓度：0.2mol/L-10mol/L， 三氧化二锰的量(g)与混合溶液(三氧化二锰+硫酸)的体积(毫升)的比例： 1克/1000毫升-1000克/1000毫升。反应温度：25℃-120℃。反应时间：20分钟至8 小时。