[发明专利]一种介孔氧化锰吸附剂及利用等离子体处理制备吸附剂的方法

说明书

一种介孔氧化锰吸附剂以及利用等离子体处理制备吸附剂的方法，属于水处理技术领域，吸附剂的制备步骤为：(1)合成介孔氧化锰材料；(2)用等离子体处理介孔氧化锰，制得等离子体处理的介孔氧化锰材料；(3)以等离子体处理的介孔氧化锰材料作为吸附剂，对水体中的铅离子进行吸附。本发明采用等离子体处理的介孔氧化锰材料吸附去除水体中铅离子，操作简便，去除效果显著，吸附剂可再生、循环利用，能够降低处理水中铅污染的成本。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种水体中铅离子吸附剂及其制备方法，具体的说是涉及一种介孔氧化锰吸附剂以及利用等离子体处理制备吸附剂的方法。

背景技术

水体中的铅离子含量超标，不仅会严重影响水生生态系统，还会对人类健康造成严重威胁。吸附法是去除水体中铅离子的一种简单高效的方法。在常用的吸附剂中，氧化锰吸附剂具有比表面积大、表面羟基丰富等优点，在去除水中铅离子的效果优异，受到了众多研究人员的关注。在不同氧化锰晶型结构中，β-MnO₂吸附剂的吸附去除效果虽然相对较差，但其比表面积标化后的吸附量较大，说明β-MnO₂具有成为高性能吸附剂的潜力。研究发现，比表面积和表面羟基数量是影响氧化锰吸附剂对铅离子吸附量的主要因素之一。

目前对β-MnO₂吸附剂改性方法包括掺杂其他金属元素、负载分散、嫁接官能团等，虽然通过这些方法改性后能提高β-MnO₂表面吸附位点的数量，提高吸附剂的利用效率，但改性操作步骤繁琐，不仅增加了吸附剂的成本，且这些改性方法并不能提高β-MnO₂的比表面积，所能增加的吸附位点数量存在一定上限，影响了吸附剂的吸附去除效果。而利用等离子体技术(plasma)在Ar、O₂、N₂、CO₂等气体氛围中，通过表面磨损、蚀刻、交联等方式，虽可在材料表面上修饰不同的活性组分，如羟基、羰基、羧酸等官能团，但对大件金属表面进行改性，或在催化反应中作为反应辅助手段来产生反应活性位点，均需要长时间、持续产生等离子体，导致使用等离子体技术时耗能较大，成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对传统的β-MnO₂吸附剂改性方法操作步骤繁琐，不能提高β-MnO₂的比表面积，吸附位点数量增加有限，影响吸附去除效果；而等离子体技术虽可在材料表面上修饰不同的活性组分，但需要长时间、持续产生等离子体，导致使用等离子体技术时耗能较大，成本较高等不足，提出一种介孔氧化锰吸附剂及利用等离子体处理制备吸附剂的方法，通过等离子体技术在介孔氧化锰吸附剂上直接形成新的吸附位点，不仅能够有效提高β-MnO₂的比表面积，暴露出更多的吸附位点，还能够有助于修饰更多的羟基官能团，从而提高β-MnO₂对铅离子的吸附去除效果，克服传统氧化锰材料表面羟基数量少、亲和力低的缺点，提高吸附剂的吸附效率。

本发明的技术方案是：一种介孔氧化锰吸附剂，其特征在于：所述介孔氧化锰吸附剂是由3d孔道结构的β-MnO₂在氧气氛围中反应生成，所述介孔氧化锰吸附剂表面的羟基数量为0.11～0.25 mmol/g。

一种介孔氧化锰吸附剂的等离子体处理制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

(1)将介孔氧化硅模板超声分散在锰化合物溶液中，水浴蒸干后将所得材料先在130～160°C处理8～12小时，然后在马弗炉中400～550°C焙烧8～12小时，得到前驱体材料；

(2)将步骤(1)中得到的前驱体材料加入到NaOH溶液中，搅拌后6～8h后离心分离，在100～120℃下烘干后在马弗炉中升至400～550°C焙烧4～6小时，得到介孔氧化锰；