[发明专利]一种可降低水、土环境中砷、锑毒性和迁移性的吸附氧化剂及其应用

说明书

本发明公开了一种可降低水、土环境中砷、锑毒性和迁移性的吸附氧化剂，该吸附氧化剂的制备方法是：按照Zr:Mn＝1:1的摩尔比例将1.3266g MnSO₄·H₂O和3.3700g Zr(NO₃)₄·5H₂O溶于75mL去离子水中，得溶液A，将1.1325g KMnO₄溶于75mL去离子水，得溶液B；在强磁搅拌作用下，将制备好的溶液B慢慢加入到溶液A中，连续搅拌4h，室温陈化24h，将所得产物过滤分离，滤渣用去离子水反复洗涤，在60℃下干燥24h，将干燥后的物料磨碎过100目筛，即得到吸附氧化剂。本发明吸附氧化剂制备简单，应用范围广，对环境无副作用，能够显著降低砷、锑的毒性和迁移性，有效实现污染水体和土壤的修复治理。

技术领域

本发明属于水、土环境(类)金属污染治理技术领域，具体是一种可降低水、土环境中砷、锑毒性和迁移性的吸附氧化剂及其应用。

背景技术

化学吸附是指吸附剂表面或空腔内含有羟基、羧基、氨基、巯基等官能团，能与金属离子配位螯合，形成化学键，从而固定金属离子。化学吸附作用力较物理吸附强，属于特异性吸附，常用于去除水体中痕量金属离子，效果良好。

水、土环境中砷、锑的污染修复一直是国内外的研究热点，锑通常与砷伴生，二者具有相似的地球环境行为。与砷酸盐[As(V)]、锑酸盐[Sb(V)]相比，亚砷酸盐[As(III)]、亚锑酸盐[Sb(III)]具有更强的毒性、溶解度、迁移度和生物可利用度。对于砷、锑污染的修复一直以来围绕铁基材料为主，如零价铁、氯化铁、硫酸亚铁材料等通过降低重金属的有效态来降低其生物有效性。但相较于铁，锰具有更高的活化度，是土壤和沉积物中极为重要的吸附剂或氧化剂，其吸附和氧化过程可显著影响砷、锑在环境中的迁移，在治理砷、锑污染方面有较好的应用前景。此外，锰氧化物具有较大的比表面积、较强的表面活性、较低的等电点和较高的负电荷量等的优点，在去除环境中的污染物时，还可通过氧化作用改变目标污染物的存在形态，从而降低其毒性。但目前关于锰氧化物如δ-MnO₂仅限制于水溶液中As的吸附氧化(Manning B A,et al.Environ Sci and Technol，2002,36(5):976-981)，并未考虑到锑以及砷锑的共同去除。例如，Zhang等利用Ti-Mn氧化物高效修复水溶液中的砷污染，对于单独的As(III)，其吸附容量可达107mg/g(Zhang G,et al.Water Res,2018,410-420)。而在实际的环境中，常常出现砷锑的复合污染，如何实现砷锑污染水体的共同修复成为关键的技术要点。中国专利公开号CN105381780A公开了一种对砷锑污染水体进行吸附和分离的磁性吸附剂，在含砷锑的废水中投加磁性吸附剂后，出水达到生活饮用水卫生标准。然而，该吸附剂并未提及对As(III)和Sb(III)的氧化作用，在土壤砷锑污染的修复应用上未见研究。

锆锰氧化物作为一种二元金属复合氧化物，不仅继承了母体氧化物的优点，还表现出明显的协同效应，在环境污染治理领域有着较高的应用价值，而目前尚未见有利用锆锰氧化物作为水、土环境中砷、锑的吸附氧化剂的开发以及应用方面的相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可降低水、土环境中砷、锑毒性和迁移性的吸附氧化剂及其应用，该吸附氧化剂在治理水、土中砷、锑污染的同时可降低其毒性和迁移性，该吸附氧化剂能够丰富目前已有的砷锑复合污染修复材料，拓展应用技术体系。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种可降低水、土环境中砷、锑毒性和迁移性的吸附氧化剂，由以下原料制备合成：一水合硫酸锰(MnSO₄·H₂O)、五水硝酸锆(Zr(NO₃)₄·5H₂O)、高锰酸钾(KMnO₄)；

制备方法如下：