专利名称：聚锰硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于水处理领域，具体涉及聚锰硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用。
背景技术：
臭氧作为一种强氧化剂，在废水处理中的应用日益受到人们的关注，但臭氧在水 中的溶解度较低且不稳定、导致臭氧的利用率较低并且单独臭氧很难将有机物彻底降解为 co2和h2o从而阻碍了臭氧氧化的广泛应用。催化臭氧氧化是近年来发展起来的一种以提 高臭氧利用效率为目的的高级氧化技术，是利用反应过程产生的大量强氧化性自由基氧 化分解水中的有机物达到水质净化的目的。金属氧化物(Ti02、Mn02、MnOOH、Ce02、ZnOOH、 FeOOH、等)催化臭氧氧化降解水中的污染物已有报道。但有关聚锰硅盐及其制备方法和其 在非均相催化臭氧氧化水处理中的应用还鲜见报道。
发明内容
本发明的目的是提供聚锰硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用。本发明中聚锰硅盐是将碱金属硅酸盐水溶液滴加到可溶性锰盐水溶液中，再经静 沉、活化、过滤、洗涤、干燥、研磨后过筛而制成的；其中，向可溶性锰盐水溶液中滴加碱金属 硅酸盐水溶液至PH值为8、；其制备方法是按下述步骤进行的一、以100r/mirT300r/min 的搅拌速度不断搅拌可溶性锰盐水溶液，同时逐滴滴加碱金属硅酸盐水溶液直至PH值为 8 9，获得混合物；二、将步骤一所得的混合物静沉l(T30min，然后在30°C 80°C条件下活化 12 24h，过滤；三、将过滤后的沉淀物用去离子水反复洗涤至上清液的电导率和pH不发生 变化后干燥，然后研磨后过筛，即得到聚锰硅盐。本发明聚锰硅盐在非均相催化臭氧氧化水处理中作为催化剂的应用。本实施方式所述聚锰硅盐为固态，非晶型，呈棕褐色，粒径为0. ro. 5mm，其在水中 静置2min后可完全沉降，比表面积为300. 2067m /g比现有的纳米级锰系催化剂(MnOOH 比表面积17.99m /g)比表面积大，催化效果好，无毒无副作用，易于回收利用。本发明制 备方法简单，原料来源丰富，因此制备成本低。本发明聚锰硅盐能促进臭氧分解转化成羟基 自由基，增加水体中自由基的生成速率和数量，提高了臭氧的氧化性和利用率。催化臭氧氧 化比单独臭氧氧化对水中有机污染物的去除率提高30飞0个百分点。聚锰硅盐作为催化臭 氧分解生成羟基自由基的催化剂用于连续流试验中具有催化去除有机污染物活性强，自身 稳定性高，易于回收利用，不产生二次污染等优点。
图1是具体实施方式
十八制备的聚锰硅盐放大4万倍扫描电子显微镜(SEM)图； 图2是具体实施方式
十八制备的聚锰硅盐放大3千倍扫描电子显微镜(SEM)图；图3是具 体实施方式十八中对比实验去除水中有机污染物对氯硝基苯的效果图，图3中-■-表示投加臭氧和催化剂聚锰硅盐的有机污染物去除率曲线，“表示仅投加臭氧的有机污染 物去除率曲线，-表示聚锰硅盐吸附有机污染物曲线；图4是具体实施方式
十八制备的 聚锰硅盐X射线光电子能谱(XPS)图；图5是具体实施方式
十八制备的聚锰硅盐的XRD谱 图。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式中是将碱金属硅酸盐水溶液滴加到可溶性锰盐水 溶液中，再经静沉、活化、过滤、洗涤、干燥、研磨后过筛而制成的；其中，向可溶性锰盐水溶 液中滴加碱金属硅酸盐水溶液至PH值为纩9。本实施方式所述聚锰硅盐为固态，非晶型，呈棕褐色，粒径为0. ro. 5mm，其在水中 静置2min后可完全沉降，比表面积为300. 2067m /g。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是所述可溶性锰盐水溶 液中可溶性锰盐为硝酸锰、硫酸锰或氯化锰。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是所述碱金属硅酸 盐水溶液中碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或偏硅酸钠。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式中聚锰硅盐的制备方法是按下述步骤进行的一、 以100r/mirT300r/min的搅拌速度不断搅拌可溶性锰盐水溶液，同时逐滴滴加碱金属硅酸 盐水溶液直至PH值为纩9，获得混合物；二、将步骤一所得的混合物静沉l(T30min，然后在 30°C 80°C条件下活化12 24h，过滤；三、将过滤后的沉淀物用去离子水反复洗涤至上清液 的电导率和PH不发生变化后干燥，然后研磨后过筛，即得到聚锰硅盐。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤一中所述可溶性 锰盐水溶液中可溶性锰盐为硝酸锰、硫酸锰或氯化锰。其它步骤和参数与具体实施方式
四 相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
四或五不同的是步骤一中所述的 碱金属硅酸盐水溶液中碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或偏硅酸钠。其它步骤和参数与具 体实施方式四或五相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
四至六之一不同的是步骤一所述 的可溶性锰盐水溶液的浓度为0. 2mol/广2. Omol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
四至 六之一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤一所述的可溶性 锰盐水溶液的浓度为0. 5mol/广1. 5mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
七相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤一所述的可溶性 锰盐水溶液的浓度为1. Omol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
七相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
四至八之一不同的是步骤一所述 的碱金属硅酸盐水溶液的浓度为0. 25mol/L^2. 5mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
四 至八之一相同。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
十不同的是步骤一所述的碱金 属硅酸盐水溶液的浓度为0. 5mol/L^2. Omol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
十相同。
具体实施方式
十二 本实施方式与具体实施方式
十不同的是步骤一所述的碱金属硅酸盐水溶液的浓度为l.Omol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
十相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
十不同的是步骤一所述的碱金 属硅酸盐水溶液的浓度为l.Omol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
十相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
四至十三之一不同的是步骤二 活化温度为45°C 65°C。其它步骤和参数与具体实施方式
四至十三之一相同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
四至十三之一不同的是步骤二 活化温度为50°C 60°C。其它步骤和参数与具体实施方式
四至十三之一相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
四至十三之一不同的是步骤二 活化温度为55°C。其它步骤和参数与具体实施方式
四至十三之一相同。
具体实施方式
十七本实施方式中聚锰硅盐在非均相催化臭氧氧化水处理中作为 催化剂的应用。本实施方式的聚锰硅盐能促进臭氧分解转化成羟基自由基，增加水体中自由基的 生成速率和数量，提高了臭氧的氧化性和利用率。催化臭氧氧化比单独臭氧氧化对水中有 机污染物的去除率提高30飞0个百分点。聚锰硅盐作为催化臭氧分解生成羟基自由基的催 化剂用于连续流试验中具有催化去除有机污染物活性强，自身稳定性高，易于回收利用，不 产生二次污染等优点。
具体实施方式
十八本实施方式聚锰硅盐是按以下步骤制备一、以lOOr/min的 搅拌速度不断搅拌150mL浓度为0. 75mol/L硝酸锰水溶液，同时逐滴滴加浓度为0. 96mol/ L的硅酸钠水溶液直至PH值为9，获得混合物；二、将步骤一所得的混合物静沉30min，然后 在60°C条件下活化24h，过滤；三、将过滤后的沉淀物用去离子水反复洗涤至上清液的电导 率和PH不发生变化后干燥，然后研磨后过筛，即得到聚锰硅盐(见图1、2和4)。由图5可知聚锰硅盐是非晶型的。采用对比试验验证本发明对氯硝基苯(/7CNB)去除效果
在连续流试验中去除水中相同浓度的有机污染物对氯硝基苯0CNB)，一组单独投加臭 氧，液相臭氧浓度约为0. 59mg/L ；另一组投加臭氧和催化剂聚锰硅盐，液相臭氧浓度约为 0. 59mg/L，催化剂投加量为500mg ；两组水中对氯硝基苯0CNB)的去除效果如图3所示。其 中两组连续流试验中进水流速和出水流速均为6L/h，采用连续进水连续出水的反应方式， 每隔20min取样测定出水中/7CNB的含量。催化剂的加入使对氯硝基苯去除率(反应20min) 提高了 60个百分点，而且聚锰硅盐吸附有机污染物(对氯硝基苯)量非常小只有4%左右。 连续运行60min后Mn离子溶出为0. 044mg/L,远远小于国家饮用水标准中Mn2+浓度的要求 (0. lmg/L)。实验数据表明，所制备的催化剂催化臭氧氧化去除有机污染物的活性强，自身 稳定性高。
权利要求
聚锰硅盐，其特征在于聚锰硅盐是将碱金属硅酸盐水溶液滴加到可溶性锰盐水溶液中，再经静沉、活化、过滤、洗涤、干燥、研磨后过筛而制成的；其中，向可溶性锰盐水溶液中滴加碱金属硅酸盐水溶液至pH值为8~9。
2.根据权利要求1所述聚锰硅盐，其特征在于所述可溶性锰盐水溶液中可溶性锰盐为 硝酸锰、硫酸锰或氯化锰。
3.根据权利要求1或2所述聚锰硅盐，其特征在于碱金属硅酸盐水溶液中碱金属硅酸 盐为硅酸钠、硅酸钾或偏硅酸钠。
4.如权利要求1所述聚锰硅盐的制备方法，其特征在于聚锰硅盐的制备方法是按下述 步骤进行的一、以100r/mirT300r/min的搅拌速度不断搅拌可溶性锰盐水溶液，同时逐滴 滴加碱金属硅酸盐水溶液直至PH值为纩9，获得混合物；二、将步骤一所得的混合物静沉 l(T30min，然后在30°C 80°C条件下活化12 24h，过滤；三、将过滤后的沉淀物用去离子水 反复洗涤至上清液的电导率和PH不发生变化后干燥，然后研磨后过筛，即得到聚锰硅盐。
5.根据权利要求4所述聚锰硅盐的制备方法，其特征在于步骤一中所述可溶性锰盐水 溶液中可溶性锰盐为硝酸锰、硫酸锰或氯化锰。
6.根据权利要求4或5所述聚锰硅盐的制备方法，其特征在于步骤一中碱金属硅酸盐 水溶液中碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或偏硅酸钠。
7.根据权利要求6所述聚锰硅盐的制备方法，其特征在于步骤一所述的可溶性锰盐水 溶液的浓度为0. 2mol/L 2. Omol/L。
8.根据权利要求4、5或7所述聚锰硅盐的制备方法，其特征在于步骤一所述的碱金属 硅酸盐水溶液的浓度为0. 25mol/L 2. 5mol/L。
9.根据权利要求1所述聚锰硅盐的制备方法，其特征在于步骤二活化温度为 45 °C 65°C。
10.如权利要求1所述聚锰硅盐在水处理中的应用，其特征在于聚锰硅盐在非均相催 化臭氧氧化水处理中作为催化剂的应用。
全文摘要
聚锰硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用，它属于水污染领域，本发明的目的是提供聚锰硅盐及其制备方法和其在水处理中的应用。聚锰硅盐通过可溶性锰盐水溶液和碱金属硅酸盐水溶液反应制备的，其制备方法在不断的搅拌下向可溶性锰盐水溶液中滴加碱金属硅酸盐水溶液直至pH值为8~9，经静沉、活化、过滤、洗涤后干燥后，再研磨、过筛。聚锰硅盐在非均相催化臭氧氧化水处理中用作催化剂。本发明所述聚锰硅盐的比表面积大，沉降性能和催化效果好，无毒无副作用。本发明制备方法简单，原料来源丰富，因此制备成本低。本发明的聚锰硅盐具有催化去除有机污染物活性强，自身稳定性高，易于回收利用，不产生二次污染等优点。
文档编号B01J23/32GK101797501SQ20101015609
公开日2010年8月11日 申请日期2010年4月26日 优先权日2010年4月26日
发明者刘玥, 杨磊, 沈吉敏, 陈忠林 申请人:哈尔滨工业大学