矿石破碎、筛分，获得粒径在0.5-lmm的褐铁矿颗粒物，然后在马弗炉中320°C煅烧lOmin，使其中的针铁矿相变为赤铁矿，由褐色转变为红色，同时使针铁矿在相变过程中进一步纳米化，形成纳米结构化多孔赤铁矿颗粒(图2)。
[0025]把上述赤铁矿颗粒作为滤料装填到直径20mm的滤柱中，装填高度50cm。
[0026]用蠕动栗把含锰离子2.0mg/L的水输送到滤柱，按照水力停留时间Ih上升流过滤方式通过滤料，水中的微量锰在赤铁矿颗粒表面发生催化氧化作用，锰离子被水中的溶解氧氧化形成纳米锰氧化物颗粒物并沉淀附着在颗粒滤料的内外表面。
[0027]为进行对比，以纯石英砂和未经煅烧的褐铁矿作为滤料进行相同的测试。用原子吸收测定进出水中的锰离子浓度，计算锰离子去除率。出水锰离子浓度C与进水锰离子浓度C。的比值的对比结果如图3所示。可知以煅烧褐铁矿(纳米结构化多孔赤铁矿颗粒)作为滤料时，出水中锰离子含量小于0.05mg/L，去除率稳定在97%以上，出水水质达到饮用水水质标准。
[0028]滤柱连续运行直至出水锰离子浓度超过了饮用水水质标准，表明滤料颗粒物内外表面因附着纳米锰氧化物颗粒物、腐殖酸类物质和铁氧化物，而导致孔隙率降低，失去水处理效能，需进行再生处理，步骤为:
[0029]停止进水，排空滤柱或滤池中的剩余液体，注入质量浓度为5%盐酸溶液，浸泡滤料10h，溶解滤料内外表面附着的纳米锰氧化物颗粒物、腐殖酸类物质和铁氧化物，形成溶解液；排出溶解液，注水洗涤至PH = 6，即恢复滤料的水处理效能。
[0030]实施例2
[0031]选择某地硫化物风化成因的具有多孔结构的褐铁矿矿石，其中针铁矿的含量为90%。
[0032]把上述褐铁矿矿石破碎、筛分，获得粒径在0.3?0.6mm的褐铁矿颗粒物，然后在马弗炉中350°C煅烧5min，由褐色转变为红色使其中的针铁矿相变为赤铁矿，由褐色转变为红色，同时使针铁矿在相变过程中进一步纳米化，形成纳米结构化多孔赤铁矿颗粒；
[0033]把上述赤铁矿颗粒作为滤料装填到直径1mm的滤柱中，装填高度40cm。
[0034]用自来水和硫酸锰配制锰离子浓度1.0mg/L模拟含锰水；用蠕动栗把模拟含锰水输送到滤柱，按照水力停留时间2h以上升流过滤方式通过滤料，水中的微量锰在赤铁矿颗粒表面发生催化氧化作用，锰离子被水中的溶解氧化形成纳米锰氧化物颗粒物并沉淀附着在颗粒滤料的内外表面。
[0035]用原子吸收测定进出水中的锰离子浓度，计算锰离子去除率。可知出水中锰离子含量小于0.05mg/L，去除率稳定在95%以上，出水水质达到饮用水水质标准。
[0036]滤柱连续运行直至出水锰离子浓度超过了饮用水水质标准，表明滤料颗粒物内外表面因附着纳米锰氧化物颗粒物、腐殖酸类物质和铁氧化物，而导致孔隙率降低，或者失去水处理效能，需进行再生处理，步骤为:
[0037]停止进水，排空滤柱或滤池中的剩余液体，注入质量浓度为5%盐酸溶液，浸泡滤料15h，溶解滤料内外表面附着的纳米锰氧化物颗粒物、腐殖酸类物质和铁氧化物，形成溶解液；排出溶解液，注水洗涤至PH = 6，即恢复滤料的水处理效能。
【主权项】
1.一种去除水中锰离子的方法，其特征是按如下步骤进行: A、选择针铁矿含量大于80%褐铁矿矿石； B、把所述褐铁矿矿石破碎、筛分，获得粒径在0.3?2mm的褐铁矿颗粒物；将所述褐铁矿颗粒物在空气气氛下250?400°C煅烧I?30min，使其中的针铁矿相变为赤铁矿，同时使针铁矿在相变过程中进一步纳米化，形成纳米结构化多孔赤铁矿颗粒材料； C、将所述赤铁矿颗粒材料作为滤料装填到滤柱或滤池中，按照水力停留时间0.5?5h把含锰离子的水以过滤方式通过滤料，使水中的二价锰离子在滤料表面发生催化氧化作用，二价锰离子被水中的溶解氧氧化为三价锰离子和/或四价锰离子，三价锰离子和/或四价锰离子转变为纳米锰氧化物颗粒物，并附着在滤料的内外表面，出水中锰离子浓度符合生活饮用水水质国家标准； D、当出水中锰离子浓度大于0.lmg/L时，说明滤料内外表面因附着纳米锰氧化物颗粒物、腐殖酸类物质和铁氧化物，而导致表面催化活性及孔隙率过低，失去水处理效能，则按如下方式进行再生:停止进水，排空滤柱或滤池中的剩余液体，注入质量浓度为I?10%盐酸溶液，浸泡滤料10?15h，溶解滤料内外表面附着的纳米锰氧化物颗粒物、腐殖酸类物质和铁氧化物，形成溶解液；排出溶解液，注水洗涤至PH = 6，即恢复滤料的水处理效能。2.根据权利要求1所述的去除水中锰离子的方法，其特征是:所述含锰离子的水为水库水、地下水或河水。3.根据权利要求1或2所述的去除水中锰离子的方法，其特征是:所述含锰离子的水中猛离子含量大于0.lmg/L，超过生活饮用水水质国家标准。
【专利摘要】本发明公开一种去除水中锰离子的方法，其特征是：将具有多孔结构的褐铁矿矿石经过破碎、筛分、煅烧制备成纳米结构化多孔赤铁矿颗粒材料，以其作为滤料装填到滤柱或滤池中，然后把含锰离子的水以过滤方式通过滤料，即可实现锰离子的去除。本发明纳米结构化多孔赤铁矿颗粒材料可以吸附并催化氧化溶解态的二价锰离子为三价锰或者四价锰，三价锰和四价锰转变为纳米锰氧化物颗粒物，并沉淀附着在滤料的内外表面；当滤料失去水处理效能后，用1～10％盐酸溶解去除表面的锰氧化物及其它附着物，即可恢复其吸附、催化氧化能力和处理含锰水的功能。
【IPC分类】C02F1/72, C02F1/64, C02F101/20
【公开号】CN105110449
【申请号】CN201510582134
【发明人】陈天虎, 杨妍龑, 张羽, 邢波波, 谢晶晶
【申请人】合肥工业大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月11日