[发明专利]硫改性的铁锰双金属氧化物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硫改性的铁锰双金属氧化物及其制备方法和应用。所述方法通过在氮气保护下将铁盐和锰盐溶于水中，调节溶液的pH在7‑8，然后加入硫源，反应得到硫改性的铁锰双金属氧化物材料。本发明制备方法简单，成本低廉，制得的硫改性的铁锰双金属氧化物材料，与未改性的材料相比，硫改性的铁锰双金属氧化物材料极大地提高了对砷和锑的吸附速率、吸附亲和力和吸附容量，并且对于低浓度的砷锑废水也具有较好的去除效果。

技术领域

本发明涉及一种硫改性的铁锰双金属氧化物及其制备方法，和在吸附废水中砷、锑的应用，属于环境功能材料技术领域。

背景技术

砷是一种存在于自然界中的有毒重金属，被列为Ⅰ类致癌物。锑与砷同属于VA组，它们有相似的理化性质和毒性。锑对人体具有致癌性，能损伤人体的神经系统、消化系统和免疫系统。美国环境保护局和欧盟己将锑定为优先控制污染物并规定了饮用水中锑污染的临界值。我国生活饮用水卫生标准GB5749-2006规定锑含量限值为5μg/L。因此加强砷锑、污染治理研究，对保障水资源的安全利用具有重大意义。

目前，除砷、锑的技术主要包括絮凝-沉淀、离子交换、膜分离、电渗析、电絮凝、吸附等。由于吸附法具有高效、操作简单、成本低、应用范围广等优点，被广泛应用于重金属废水的处理。根据吸附材料的特性，吸附亲和力高、吸附速率快和吸附容量高的成为吸附剂材料开发的目标。

铁和锰广泛存在于自然界中，它们对砷和锑等重金属在环境中的迁移转化起着重要的作用。铁锰双金属氧化物是一种绿色吸附剂，可用于去除多种环境污染物。目前制备出的铁锰双金属氧化物对水中的As(V)和Sb(V)的吸附容量分别为80mg/g(Zhang G,Qu J,LiuH,et al.Preparation and evaluation of a novel Fe–Mn binary oxide adsorbentfor effective arsenite removal[J].Water Research,2007,41(9):1921-1928.)，124mg/g(刘峰,刘锐平,刘会娟,等.铁锰复合氧化物同时吸附锑镉性能研究[J].2013.)。虽然从吸附容量来看，传统铁锰双金属氧化物对砷和锑具有较好的吸附效果。但是传统铁锰双金属氧化物对砷和锑的吸附速率、吸附亲和力和吸附容量仍有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫改性的铁锰双金属氧化物，该材料能够有效吸附工业废水中的重金属物质砷和锑，在降低水体的处理成本以及处理难度的同时，保证吸附处理后水体的水质。

实现本发明目的的技术方案如下：

硫改性的铁锰双金属氧化物的制备方法，具体步骤如下：

在氮气保护下，将亚铁盐和锰盐溶于水中，调节pH至7～8，加入硫源，在25～90℃下反应，反应结束后，无氧水洗、离心、干燥得到硫改性的铁锰双金属氧化物；所述的硫源选自连二亚硫酸钠或硫化钠；所述的硫改性的铁锰双金属氧化物中，S与Mn的摩尔比为0.2～3:1。

优选地，所述的亚铁盐选自硫酸亚铁或氯化亚铁。

优选地，所述的锰盐选自硫酸锰、氯化锰、硝酸锰或乙酸锰。

优选地，所述的硫改性的铁锰双金属氧化物中，Fe与Mn的摩尔比为1～10:1。

优选地，采用碱液调节pH，所述的碱液选自NaOH、KOH或氨水。

优选地，所述的反应时间为0.5～7天。

优选地，所述的干燥为真空干燥，干燥温度为40～60℃。

本发明还提供上述制备方法制得的硫改性的铁锰双金属氧化物。

进一步地，本发明提供上述硫改性的铁锰双金属氧化物在吸附砷和锑中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：