[发明专利]一种铁钛锰复合氧化物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种铁钛锰复合氧化物及其制备方法与应用。本发明的铁钛锰复合氧化物的制备方法包括如下步骤：将六水合三氯化铁、七水合硫酸亚铁、三氯化钛溶液、高锰酸钾溶液加入到水中，搅拌，加入无水乙醇，搅拌，调节pH至8～9，陈化，抽滤，洗涤，干燥，得到铁钛锰复合氧化物。本发明的铁钛锰复合氧化物由无定形的复合氧化物组成，团聚现象较共沉淀法制备的铁钛锰复合氧化物有所缓解；富含羟基活性点位，对三价砷的氧化能力强，去除效率高；制备方法简单，使用方便，保存方便，效果持久；对人体无生物毒性，使用安全无污染。

技术领域

本发明涉及环境保护与化工分离技术领域，特别涉及一种铁钛锰复合氧化物及其制备方法与应用。

背景技术

众所周知，砷(As)对人体具有严重危害，而含有砷的水体是一个严重的环境污染问题。砷是内分泌干扰物之一，是毒性很高且容易致癌的化学元素之一。中华人民共和国卫生部对《生活饮用水卫生标准》，将砷的浓度做了严格的限定，不得超过10ppb，但很多饮用水水源中砷的含量超过200ppb，远高于所规定的标准限值(10ppb)。由此可见，国家对饮用水的砷含量要求很严格。因此，进一步完善饮水中砷的去除技术，是当前水处理技术中的一个重要任务。

天然水资源和地下水中的无机砷通常为亚砷酸盐(As(III)或(H₃AsO₃)组成)和砷酸盐(As(V)或(HAsO₄^2-和H₂AsO₄^-)。地下水中As(III)与As(V)的比例取决于氧化或还原化合物的存在，微生物的活性和溶解氧的量。一般在具有低溶解氧和还原条件的地下水的情况下，砷以As(III)为主。这一点非常值得重视，因为As(III)比As(V)毒性更大，更危险，毒性比As(V)高几十倍，流动性更强。此外，通过常规水处理工艺从水资源中去除As(III)更加困难。因此，把As(III)氧化成As(V)是从饮用水中去除As(III)达到所需标准的较为有效方法。大部分作为(III)氧化过程包括使用化学氧化剂如高锰酸钾(KMnO₄)，氯(Cl₂)，次氯酸钠，双氧水，臭氧等。虽然这些化学氧化剂在As(III)氧化中是有效的，但它们也可能产生副产物引起次要的污染问题。制备出高效的吸附材料成为现在研究开发的热点，但粉煤灰中常含有较多重金属，使用过程中可能造成新的污染；纳米碳管、石墨烯等新型炭材料对三价砷的氧化吸附处理能力也不理想。这几年来，铁氧化物、锰氧化物作为吸附材料对三价砷的去除逐渐受到关注和研究，但单金属氧化物处理能力有限。目前，双金属氧化物在研发和应用方面渐渐成熟。此外，还可以使用具有光催化性能的纳米颗粒对于三价砷进行氧化，光催化过程中不造成二次污染且可以提高氧化效率。光催化氧化过程中常用的金属氧化物如ZnO₂，TiO₂，由于使用温和的氧化剂，不存在有害的化合物，能够与其他物理和化学方法结合，替代传统的高能量处理技术的选择。还有研究表明，锰(Mn)纳米氧化物在亚砷酸盐氧化中也是有效的，与TiO₂可以共同对三价砷进行氧化。双金属纳米氧化物化合物因为在一种组合中使用两种或多种金属以及分别对每种金属具有协同作用，可促进从水性环境中氧化和吸附砷的各种过程，将铁、钛、锰三种金属氧化物有效结合在一起，可以提高对三价砷的氧化吸附能力。复合金属氧化物的制备方法有很多种，其中水热法对材料物相的形成、粒径的大小、形态也能够控制，最主要的是，产物的分散性较好。在溶剂热法条件下，溶剂的性质相互影响，一定程度上改变材料生成的形态，在特定条件下可以生成表面多孔、多缝隙体系结构，具有独特的特性，例如较大的比表面积及适当的孔径分布。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种铁钛锰复合氧化物的制备方法。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的铁钛锰复合氧化物。

本发明的再一目的在于提供上述铁钛锰复合氧化物的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种铁钛锰复合氧化物的制备方法，包括如下步骤：