一种去除硫酸锰溶液中重金属离子的方法与流程

本发明涉及电解锰，具体地说是一种去除硫酸锰溶液中重金属离子的方法。

背景技术：

1、硫酸锰是生产电解锰、锰氧化物以及锂电池正极材料的重要中间产品，广泛应用于新能源、医药和催化剂等行业，其中通过电解硫酸锰溶液是生产锰和锰的氧化物的主流方法，在我国生产规模极大。

2、目前我国硫酸锰生产大都采用菱锰矿或软锰矿为原料，经浸出、直接湿法还原浸出或火法还原后浸出得到硫酸锰溶液，去除铁和重金属，最后浓缩结晶得到硫酸锰产品，其中去除硫酸锰溶液中的铁和重金属是极为重要的一步，它关系着电解后成品中杂质的含量，对锰和锰的氧化物质量起着决定性的作用。

3、硫酸锰溶液中重金属的脱除方法有锰粉置换法、硫化物沉淀法和吸附法，硫化物沉淀法因其工艺简单，除杂效率较高，在工业上应用最广泛，但是硫化物对环境污染严重，而且硫化物容易在硫酸锰溶液中引入新杂质，除杂效果不好。

4、为解决上述工艺难点，本发明研究出一种绿色环保且对重金属离子具有优秀去除效果的去除硫酸锰溶液中重金属离子的方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术缺陷，本发明研究出一种绿色环保且对重金属离子具有优秀去除效果的去除硫酸锰溶液中重金属离子的方法。

2、一种去除硫酸锰溶液中重金属离子的方法，包括以下步骤：

3、s1：木质素与mno2的复合包括：

4、将木质素溶解在naoh溶液中，再加入高锰酸钾和亚硫酸钠，升温搅拌后得到混合溶液，将混合溶液过滤并烘干，得到木质素磺酸钠，利用去离子水分别与高锰酸钾和硫酸锰混合，配制成高锰酸钾溶液以及硫酸锰溶液，先对高锰酸钾溶液进行搅拌，然后加入硫酸锰溶液，得到kmno4/mnso4溶液，将木质素磺酸钠加入kmno4/mnso4溶液中，升温搅拌后置于干燥箱中干燥，得到木质素/mno2复合材料；

5、s2：改性木质素絮凝剂的制备包括：

6、将容器置于低温浴中，加入三乙胺溶液、溴乙烷和环氧氯丙烷，搅拌后静置，得到季铵盐溶液，将木质素/mno2复合材料和naoh溶液混合，调节ph后搅拌，加入季铵盐溶液，保持搅拌进行恒温水浴加热，得到改性木质素絮凝剂；

7、s3：硫酸锰溶液的预处理包括：

8、将硫酸锰溶液置于容器中，加入硫化钡并控制ph，搅拌后静置，得到混合液，将混合液置于加热箱中保温，冷却后得到预处理硫酸锰溶液；

9、s4：改性木质素复合絮凝剂处理硫酸锰溶液包括：

10、调节预处理硫酸锰溶液的ph，然后加入改性木质素絮凝剂，并实时测量预处理硫酸锰溶液ph，当预处理硫酸锰溶液ph降至4.5-5时，继续调节ph，重复操作直到预处理硫酸锰溶液ph维持在7左右，得到稳定硫酸锰溶液，将稳定硫酸锰溶液静置后抽滤，分离固液并收集液体，得到净化硫酸锰溶液。

11、进一步地，步骤s1木质素与mno2的复合，包括以下步骤：

12、s1.1：取4-5重量份的木质素置于容器中，加入18-20重量份的naoh溶液，搅拌直到木质素完全溶解，再加入0.05-0.06重量份的高锰酸钾和3-3.5重量份的亚硫酸钠，使容器升温至90-95℃，调节搅拌器搅拌转速为80-100rpm，在90-95℃下搅拌5-5.5小时，得到混合溶液，将混合溶液过滤后置于烘箱中以50-55℃的温度进行烘干，得到木质素磺酸钠；

13、s1.2：将2-3重量份的高锰酸钾置于容器中，加入15-20重量份的去离子水，搅拌直到高锰酸钾溶解，得到高锰酸钾溶液，再取1-2重量份的乙酸锰与12-15重量份的去离子水混合搅拌直到硫酸锰溶解，得到硫酸锰溶液，调节磁力搅拌器的搅拌转速为120-150rpm对高锰酸钾溶液进行25-30分钟的搅拌，然后加入硫酸锰溶液，得到kmno4/mnso4溶液；

14、s1.3：将木质素磺酸钠加入kmno4/mnso4溶液中，调节磁力搅拌器的温度为80-85℃，搅拌转速为200-220rpm，搅拌6-8小时，然后置于干燥箱中以50-60℃的温度干燥4-5小时，得到木质素/mno2复合材料。

15、进一步地，步骤s2改性木质素絮凝剂的制备，包括以下步骤：

16、s2.1：将容器置于零下4-5℃的低温浴中，加入4-5重量份的三乙胺溶液、2-3重量份的溴乙烷和3-4重量份的环氧氯丙烷，搅拌12-15分钟后静置1.5-2小时，得到季铵盐溶液；

17、s2.2：将木质素/mno2复合材料置于容器中，加入12-15重量份的naoh溶液，调节ph为10-10.5，搅拌1-2分钟后将容器置于恒温水浴锅中，加热至80-100℃，然后继续搅拌，同时加入季铵盐溶液，将温度调节至75-80℃，在75-80℃的温度下用搅拌器以200-250rpm的搅拌转速搅拌2-3小时，得到改性木质素絮凝剂。

18、进一步地，步骤s3硫酸锰溶液的预处理，包括以下步骤：

19、s3.1：取200-250ml的硫酸锰溶液置于容器中，加入2-3g硫化钡，加入ph调节剂，控制ph在5-5.5，搅拌6-8分钟后静置45-50分钟，得到混合液；

20、s3.2：将混合液置于加热箱中升温至85-90℃，在85-90℃保温1.5-2小时，待自然冷却至室温后得到预处理硫酸锰溶液。

21、进一步地，步骤s4改性木质素复合絮凝剂处理硫酸锰溶液，包括以下步骤：

22、s4.1：在预处理硫酸锰溶液中加入稀氨水，调节ph为6.5-7，然后加入35-40mg改性木质素絮凝剂，并实时测量预处理硫酸锰溶液ph，当预处理硫酸锰溶液ph降至4.5-5时，继续加入稀氨水调节ph为6.5-7，重复操作直到预处理硫酸锰溶液ph维持在7左右，得到稳定硫酸锰溶液；

23、s4.2：将稳定硫酸锰溶液静置12-15小时，然后利用真空抽滤器进行抽滤，分离固液并收集液体，得到净化硫酸锰溶液。

24、进一步地，步骤s2.1中的低温浴具体操作为：将容器置于水和氯化铵的混合液中，其中氯化铵与水的质量比为1：(3-3.5)。

25、进一步地，步骤s2.1中三乙胺溶液的浓度为55-60％。

26、进一步地，步骤s3.1中硫酸锰溶液的成分为：mn85-95g/l，ni200-300mg/l，co70-100mg/l，zn600-800mg/l。

27、进一步地，步骤s3.1中ph调节剂为碳酸锰或者锰。

28、进一步地，步骤s4.1中稀氨水的浓度为9.5-10.5％。

29、有益效果是：1、本发明通过将木质素与mno2复合，并将得到的木质素/mno2复合材料制备成改性木质素絮凝剂，在保留木质素基本结构的基础上，形成了有利于吸附重金属离子的孔隙结构，并且与mno2复合增加了改性木质素絮凝剂的羟基吸附点位，进一步提升了对重金属离子的吸附能力，使硫酸锰溶液中的重离子含量大幅减少。

30、2、本发明通过制备季铵盐溶液，并加入合成木质素絮凝剂的过程中，得到改性木质素絮凝剂，通过季铵盐的接枝改性，使改性木质素絮凝剂具有更高的溶胀率，并且使形成的孔隙结构均匀、孔径大和孔壁薄，具有优秀的吸附潜力，进一步提高了对重金属离子的吸附能力。

31、3、本发明通过在改性木质素复合絮凝剂预处理硫酸锰溶液的过程中反复调控制预处理硫酸锰溶液的ph，调节h+的浓度，使改性木质素絮凝剂的羟基吸附点持续对溶液中的重金属离子进行络合，不断吸附重金属离子，通过改变环境使改性木质素絮凝剂对重金属离子的吸附能力进一步提高。