[发明专利]一种锰基吸附材料及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种锰基吸附材料及其制备和应用。所述锰基吸附材料的制备方法包括如下步骤：1)将锰盐溶解在醇类溶剂中，形成透明溶液；2)将步骤1)中的透明溶液于室温下加入有机配体，转移至热反应釜中进行热合成反应；3)取热反应后生成的沉淀，洗涤烘干后，即得锰基吸附材料。本发明提供的锰基吸附材料的制备方法相对简单，磷砷吸附量巨大，并且具有良好的吸附动力学性能，可应用于污水厂尾水的深度除磷以及生态环境保护中的磷和砷的应急污染处理。

技术领域

本发明涉及水处理技术，尤指一种锰基吸附材料及其制备和应用。

背景技术

磷是一种营养元素，释放到水体中的过量磷(P)会引发富营养化，影响水质和水生生态系统的健康。研究表明，P浓度高于0.02mg P/L通常会加速湖泊中的富营养化，因此许多地方对水体中P的浓度限制提出了建议值。例如，美国环境保护署(USEPA)建议进入湖泊或水库的任何溪流的总磷浓度应不超过0.05mg P/L，欧盟(EU)定义作为富营养化的非风险和风险条件，湖泊中的总P浓度分别为0.01mg P/L和0.1mg P/L。然而，砷是一种具有剧毒性的物质，自然因素和采矿、石油精炼、滥用农药等人为因素是导致地下水系统砷污染的主要原因，近年来水砷污染问题已经引起广泛关注。世界卫生组织健康饮用水指标规定砷的最高含量为10μg/L。依据我国新颁布的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定砷的最高含量为10μg/L。我国农村饮用水砷污染涉及人数达900万之多。

目前水中除磷除砷技术主要有共沉淀、吸附法、离子交换法、膜法和生物法等，这几种技术中吸附法可以对水中的磷和砷进行比较有效的去除且吸附剂可以再生，综合环保、成本和效率等因素考虑，吸附法已成为水体除砷最为适用的方法，尤其考虑其操作要求低，应用范围比其他方法更加广泛。活性氧化铝是使用较广的吸附剂，但其吸附效果较差，且存在铝离子渗出问题。从吸附剂除磷除砷效果及其他参数的控制考虑，近年来研究者越来越偏好金属有机框架或杂化材料(MOFs/MOHs)，这些材料因其自身结构具有大量的介孔，使得其比表面积较大，对各类离子具有良好的吸附性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锰基吸附材料及其制备和应用，是磷砷吸附量巨大且具有良好的吸附动力学性能的吸附剂，能够直接应用于污水厂尾水的深度除磷以及生态环境保护中的磷和砷的应急污染处理。

本发明以工业级锰盐为原材料，以环氧丙烷、草酸和柠檬酸为有机配体，在醇类溶剂热合成条件下合成一种高效的除磷除砷金属有机杂合物吸附剂。制备方法相对简单，本吸附剂磷砷吸附量巨大，并且具有良好的吸附动力学性能，可应用于污水厂尾水的深度除磷以及生态环境保护中的磷和砷的应急污染处理。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种锰基吸附材料的制备方法，包括如下步骤，

1)将锰盐溶解在醇类溶剂中，形成透明溶液；

2)将步骤1)中的透明溶液于室温下加入有机配体，转移至热反应釜中进行热合成反应；

3)取热反应后生成的沉淀，洗涤烘干后，即得锰基吸附材料。

可选地，所述锰基吸附材料的制备方法由上述步骤组成。

在本发明提供的锰基吸附材料的制备方法中，步骤1)中所述有机配体为环氧丙烷、草酸和柠檬酸中的一种或多种；

所述锰盐选自氯化锰、硝酸锰和硫酸锰中的一种或多种。

在本发明提供的锰基吸附材料的制备方法中，所述锰盐和有机配体的质量比为1:1-1000。

在本发明提供的锰基吸附材料的制备方法中，步骤1)中所述醇类溶剂温度为4-60℃；

在本发明提供的锰基吸附材料的制备方法中，步骤1)中所述锰盐与醇类溶剂的质量比为(2-5):100。