[发明专利]一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法及强化氧化过滤应用

说明书

一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法及强化氧化过滤应用，它涉及一种催化剂的制备方法及强化氧化过滤应用。本发明的目的是要解决现有除锰技术难以满足去除多种类重金属污染的需求，且熟化周期长、投氯量大、催化活性低和去除重金属效果差的问题。方法：一、吸附；二、制备载锰沸石颗粒；三、构建载锰沸石滤柱、载锰沸石滤罐或载锰沸石滤池；四、动态构建含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤柱、沸石滤罐或沸石滤池。一种纳米层状锰催化剂用于去除含有重金属的水中的重金属。本发明制备的新生态纳米层状锰催化剂对铁、砷、铊、钼、铅的去除率达95％以上，且能保证出水长期稳定达标。本发明可获得一种新生态纳米层状锰催化剂。

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法及强化氧化过滤应用。

背景技术

溶解性锰(Mn²⁺)超标是地下水常见问题，近年来由于经济发展，江、河、湖、水库等地表水富营养化严重，导致底泥中溶解性锰释放，出现季节性锰超标问题；另一方面，由于地下水回灌的问题，地表水中Mn²⁺容易渗流进入地下水，造成地下水锰污染；地表水、地下水中共存的铁、砷等重金属则进一步加剧了锰污染的复杂性。地表水、地下水的交互锰污染，导致出厂水锰超标，是我国饮用水厂长期以来面临的重大难题。

目前，地下水除锰技术应用较多的是曝气接触氧化过滤除锰，通常认为溶解性锰与水中溶解性氧在适当的pH值条件下可缓慢形成锰质活性滤膜，具有接触氧化除锰的效果，但锰质活性滤膜的成熟期需要数个月以上，且活性较弱，出水除锰效果不稳定。生物除锰技术加深了对曝气接触氧化除锰机理的认识，并提出了生化氧化除锰工艺。然而，生物氧化除锰调试运行难度大、启动周期长、除锰效率低，大规模工程应用难度较大。

地表水除锰多采用化学氧化法，常用的氧化剂为高锰酸钾、次氯酸钠。高锰酸钾投量难以控制，过量时会造成沉淀池和滤池出水出现红色。单独投氯氧化水中Mn²⁺效果不好，水厂投氯量远大于理论化学计量比(1.3mg有效氯/mgMn²⁺)。地表水、地下水投氯后，经石英砂滤池长期过滤，能在砂表面形成一层具有催化活性的锰质滤膜，但仍存在熟化周期长、催化活性低、水力阻力大、除锰效果不稳定等问题。此外，地表水、地下水除锰过程中常伴随铁、砷、铊、钼、铅等重金属污染，现有除锰技术难以满足去除多种类重金属污染的需求。

发明内容

本发明的目的是要解决现有除锰技术难以满足去除多种类重金属污染的需求，且熟化周期长、投氯量大、催化活性低和去除重金属效果差的问题，而提供一种纳米层状锰催化剂的制备方法及应用。

一种新生态纳米层状锰催化剂的动态制备方法，是按以下步骤完成的：

一、吸附：

在往复振荡条件下将多孔沸石颗粒浸入到二价锰溶液中用以吸附Mn²⁺，吸附完成后，倒掉二价锰溶液，得到吸附有Mn²⁺的沸石颗粒；

二、制备载锰沸石颗粒：

将吸附有Mn²⁺的沸石颗粒浸入到高锰酸钾和碱的混合溶液中吸附，吸附完成后冲洗，再自然晾干，得到载锰沸石颗粒；

三、构建载锰沸石滤柱、载锰沸石滤罐或载锰沸石滤池：

以载锰沸石颗粒作为滤料，以石英砂、鹅卵石和锰砂中的一种或几种的组合作为承托层，构建载锰沸石滤柱、滤罐或滤池；

四、动态构建含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤柱、沸石滤罐或沸石滤池：

向含锰水源中投加次氯酸钠，混合，得到含有次氯酸钠和锰的水源；将含有次氯酸钠和锰的水源引入到载锰沸石滤柱、载锰沸石滤罐或载锰沸石滤池中，运行过程中在滤料表面动态生成新生态纳米层状锰催化剂，得到表面含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤柱、表面含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤罐或表面含有新生态纳米层状锰催化剂的沸石滤池。