聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法
2023-05-27 12:55:16 1
專利名稱：聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法
技術領域：
本發明發明涉及一種吸附劑的製備方法及應用。
背景技術：
二甲胺是亞硝基二甲胺最直接的前質，是一種簡單的短鏈脂肪胺，這類物質常痕量的存在於環境樣品，生物體液及工業廢物中。在常溫常壓下，二甲胺為無色氣體對人類身體的健康有危害。臭氧及其他高級氧化方法可以去除二甲胺，但這些處理方法會導致一定量亞硝基二甲胺的生成。 利用二氧化錳為主要成分的天然錳礦可用來吸附去除水中的重金屬和有機物。人工合成的錳氧化物的催化和吸附能力可以去除水中的砷、農藥莠去津、有機染料等。目前，新生態二氧化錳由於其顆粒粒徑小、分散性高、吸附能力強等特點逐漸成為廢水處理研究的熱點。然而，經大量實驗證明，市售二氧化錳及新生態二氧化錳對二甲胺的去除能力不強，且沉降性較差。另外，目前報導的人工合成二氧化錳或需採用高溫高壓的條件，需消耗大量能源；或製備條件複雜，耗時長。
發明內容
本發明的發明目的是為了解決二氧化錳對二甲胺的去除能力差、沉降性較差的問題，提供了一種聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法及應用。 本發明聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法如下一、按照高錳酸鉀與鈉鹽摩爾比為1.6 4 : 1的比例，以100r/min 300r/min的攪拌速度邊攪拌邊將高錳酸鉀溶液滴入鈉鹽溶液中，然後繼續以100r/min 300r/min的攪拌速度攪拌30min，即得產物A ;二、按照產物A與矽酸鹽質量比為1 : 1的比例將矽酸鹽加入到產物A中，靜沉10min 30min，再在40°C 60°C的條件下活化24h 48h，然後去除上層澄清溶液，用去離子水洗滌沉澱物至洗液pH值為8 10，再將沉澱物在60°C的條件下乾燥，得產物B ;三、向產物B中加入去離子水至產物B裂解為顆粒狀，然後用去離子水洗滌多次去除懸浮物，再在6(TC的條件下乾燥，即得聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑；步驟一中所述的鈉鹽為硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉；步驟二中所述的矽酸鹽為矽酸鈉或矽酸鉀。 聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑在水處理中的應用，用於去除水中的二甲胺。
本發明的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑顆粒均勻緻密且孔徑分布均勻在8nm左右。本發明的吸附劑為無定形晶體，比表面積為152.79m7g是市售二氧化錳的三倍。本
3發明的吸附劑在吸附反應24h後，水中錳溶出量僅為0. 03 0. 04mg/L，遠低於國家飲用水 標準(O. lmg/L)。將發明的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑按照O. 5g/L的投加量加入到含 有二甲胺的汙水中，前5h聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑可以快速吸附二甲胺，18h後吸 附可以達到平衡。吸附初始濃度為1. 125mg/L的二甲胺時，吸附平衡後二甲胺剩餘濃度僅 為7ii g/L ;當吸附高濃度二甲胺時(22. 5mg/L)，24h後的吸附量在4396以上。本發明的聚矽 酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑可以有效地去除水中存在的二甲胺，具有自身穩定性高，方法 簡便，不需高溫烘乾，易於回收利用，不產生二次汙染的特點。
圖1是具體實施方式
十一中聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑對二甲胺去除率的 效果圖，圖中_ ■-表示聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑對初始濃度為1. 125mg/L二甲胺 的去除率曲線；_參_表示聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑對初始濃度為4. 5mg/L 二甲胺 的去除率曲線；_ ▲ _表示聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑對初始濃度為11. 25mg/L 二甲 胺的去除率曲線；_ ▼-表示聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑對初始濃度為22. 5mg/L二甲 胺的去除率曲線。圖2是具體實施方式
十一中聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的XRD圖。
具體實施例方式
本發明技術方案不局限於以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的 任意組合。
具體實施方式
一 本實施方式中聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法如 下一、按照高錳酸鉀與鈉鹽摩爾比為1. 6 4 : 1的比例，以100r/min 300r/min的攪 拌速度邊攪拌邊將高錳酸鉀溶液滴入鈉鹽溶液中，然後繼續以100r/min 300r/min的攪 拌速度攪拌30min，即得產物A;二、按照產物A與矽酸鹽質量比為l : 1的比例將矽酸鹽加 入到產物A中，靜沉10min 30min，再在40°C 60°C的條件下活化24h 48h，然後去除 上層澄清溶液，用去離子水洗滌沉澱物至洗液pH值為8 10，再將沉澱物在60°C的條件下 乾燥，得產物B ;三、向產物B中加入去離子水至產物B裂解為顆粒狀，然後用去離子水洗滌 多次去除懸浮物，再在60°C的條件下乾燥，即得聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑；步驟一 中所述的鈉鹽為硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉；步驟二中所述的矽酸鹽為矽酸鈉或矽酸鉀。
本實施方式製備的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑顆粒均勻緻密且孔徑分布均 勻在8nm左右。將二氧化錳加入到水中，在振蕩吸附24h後二氧化錳會碎裂，變為懸浮二氧 化錳而使水中呈現棕黃色。採用本實施方式製備的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑加入水 中後，振蕩反應24h後不會出現以上現象，證明聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑在硬度、強 度相對於二氧化錳有明顯的提升，更適於水處理應用。 聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑為無定形晶體，比表面積為152. 79m7g是市售二 氧化錳的三倍。該吸附劑在吸附反應24h後，水中錳溶出量僅為0. 03mg/L 0. 04mg/L，遠低於國家飲用水標準(O. lmg/L)。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中高錳酸鉀與鈉 鹽的摩爾比為2 3 : 1。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二之一不同的是步驟一中高錳
酸鉀與鈉鹽的摩爾比為2.5 : 1。其它與具體實施方式
一或二之一相同。 具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟一中攪拌
的速度為150r/min 250r/min。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟一中攪拌
的速度為200r/min。其它與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟二中的靜 沉時間為15min 25min。其它與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是步驟二中在 5(TC的條件下活化。其它與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同的是步驟二中活化 時間為30h。其它與具體實施方式
一至七之一相同。 具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟二中用去
離子水洗滌沉澱物至洗液pH值為9。其它與具體實施方式
一至八之一相同。 具體實施方式
十本實施方式中聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑在水處理中的應
用，用於去除水中的二甲胺。
具體實施方式
十一 本實施方式中聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法如 下一、按照高錳酸鉀與硫代硫酸鈉摩爾比為8 : 3的比例，以100r/min 300r/min的攪 拌速度邊攪拌邊將濃度為18. 17g/L的高錳酸鉀溶液滴入濃度為6. 794g/L的硫代硫酸鈉溶 液中，然後繼續以100r/min 300r/min的攪拌速度攪拌30min，即得產物A ;二、按照產物 A與矽酸鈉質量比為1 : 1的比例將10g矽酸鈉加入到產物A中，靜沉10min 30min，再 在40°C的條件下活化48h，然後去除上層澄清溶液，用去離子水洗滌沉澱物至洗液pH值為 9. 5，再將沉澱物在6(TC的條件下乾燥，得產物B ;三、向產物B中加入去離子水至產物B裂 解為顆粒狀，然後用去離子水洗滌多次去除懸浮物，再在6(TC的條件下乾燥，即得聚矽酸錳 鹽摻雜二氧化錳吸附劑。 本實施方式製備的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑顆粒均勻緻密且孔徑分布均 勻在8nm左右。將二氧化錳加入到水中，在振蕩吸附24h後二氧化錳會碎裂，變為懸浮二氧 化錳而使水中呈現棕黃色。採用本實施方式製備的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑加入水 中後，振蕩反應24h後不會出現以上現象，證明聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑在硬度、強 度相對於二氧化錳有明顯的提升，更適於水處理應用。 聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑為無定形晶體，比表面積為152. 79m7g是市售二 氧化錳的三倍。該吸附劑在吸附反應24h後，水中錳溶出量僅為0. 03mg/L 0. 04mg/L，遠 低於國家飲用水標準(O. lmg/L)。 將本實施方式製備的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑按照0. 5g/L的投加量加入 到含有二甲胺的汙水中，由圖l可以看出前5h聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑可以快速吸 附二甲胺，18h後吸附可以達到平衡。吸附初始濃度為1. 125mg/L的二甲胺時，吸附平衡後
5二甲胺剩餘濃度僅為7 g/L ;當吸附高濃度二甲胺時(22. 5mg/L)， 24h後的吸附量在43% 以上。由於實際水體中所含二甲胺濃度一般處於lOOii g/L左右，所以該投量可以有效的去 除水中存在的二甲胺。 由圖2得出本實施方式製備的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑是無定型的。
權利要求
聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法，其特徵在於聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法如下一、按照高錳酸鉀與鈉鹽摩爾比為1.6～4﹕1的比例，以100r/min～300r/min的攪拌速度邊攪拌邊將高錳酸鉀溶液滴入鈉鹽溶液中，然後繼續以100r/min～300r/min的攪拌速度攪拌30min，即得產物A；二、按照產物A與矽酸鹽質量比為1﹕1的比例將矽酸鹽加入到產物A中，靜沉10min～30min，再在40℃～60℃的條件下活化24h～48h，然後去除上層澄清溶液，用去離子水洗滌沉澱物至洗液pH值為8～10，再將沉澱物在60℃的條件下乾燥，得產物B；三、向產物B中加入去離子水至產物B裂解為顆粒狀，然後用去離子水洗滌多次去除懸浮物，再在60℃的條件下乾燥，即得聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑；步驟一中所述的鈉鹽為硫代硫酸鈉或亞硫酸鈉；步驟二中所述的矽酸鹽為矽酸鈉或矽酸鉀。
2. 根據權利要求1所述的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法，其特徵在於步驟一中高錳酸鉀與鈉鹽的摩爾比為2 3 : 1。
3. 根據權利要求1所述的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法，其特徵在於步驟一中高錳酸鉀與鈉鹽的摩爾比為2.5 : 1。
4. 根據權利要求1或2所述的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法，其特徵在於步驟一中攪拌的速度為150r/min 250r/min。
5. 根據權利要求1或2所述的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法，其特徵在於步驟一中攪拌的速度為200r/min。
6. 根據權利要求4所述的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法，其特徵在於步驟二中的靜沉時間為15min 25min。
7. 根據權利要求1、2或6所述的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法，其特徵在於步驟二中在5(TC的條件下活化。
8. 根據權利要求7所述的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法，其特徵在於步驟二中活化時間為30h。
9. 根據權利要求1、2、6或8所述的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法，其特徵在於步驟二中用去離子水洗滌沉澱物至洗液pH值為9。
10. 聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的應用，其特徵在於所述聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑在水處理中的應用，用於去除水中的二甲胺。
全文摘要
聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑的製備方法，它涉及一種吸附劑的製備方法及應用。本發明解決了二氧化錳對二甲胺的去除能力差、沉降性較差的問題。製備方法如下一、製備產物A；二、製備產物B；三、向產物B中加入去離子水至產物B裂解為顆粒狀，然後去除懸浮物，再乾燥，即得聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑。聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑在水處理中的應用，用於去除水中的二甲胺。本發明的吸附劑為無定形晶體，比表面積為152.79m2/g是市售二氧化錳的三倍。本發明的聚矽酸錳鹽摻雜二氧化錳吸附劑可以有效地去除水中存在的二甲胺，具有自身穩定性高，方法簡便，不需高溫烘乾，易於回收利用，不產生二次汙染的特點。
文檔編號B01J20/10GK101791535SQ201010158528
公開日2010年8月4日 申請日期2010年4月28日 優先權日2010年4月28日
發明者劉宇, 劉玥, 張冬梅, 楊磊, 陳忠林, 韓瑩 申請人:哈爾濱工業大學