专利名称：聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法
技术领域：
本发明发明涉及一种吸附剂的制备方法及应用。
背景技术：
二甲胺是亚硝基二甲胺最直接的前质，是一种简单的短链脂肪胺，这类物质常痕量的存在于环境样品，生物体液及工业废物中。在常温常压下，二甲胺为无色气体对人类身体的健康有危害。臭氧及其他高级氧化方法可以去除二甲胺，但这些处理方法会导致一定量亚硝基二甲胺的生成。 利用二氧化锰为主要成分的天然锰矿可用来吸附去除水中的重金属和有机物。人工合成的锰氧化物的催化和吸附能力可以去除水中的砷、农药莠去津、有机染料等。目前，新生态二氧化锰由于其颗粒粒径小、分散性高、吸附能力强等特点逐渐成为废水处理研究的热点。然而，经大量实验证明，市售二氧化锰及新生态二氧化锰对二甲胺的去除能力不强，且沉降性较差。另外，目前报道的人工合成二氧化锰或需采用高温高压的条件，需消耗大量能源；或制备条件复杂，耗时长。
发明内容
本发明的发明目的是为了解决二氧化锰对二甲胺的去除能力差、沉降性较差的问题，提供了一种聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法及应用。 本发明聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法如下一、按照高锰酸钾与钠盐摩尔比为1.6 4 : 1的比例，以100r/min 300r/min的搅拌速度边搅拌边将高锰酸钾溶液滴入钠盐溶液中，然后继续以100r/min 300r/min的搅拌速度搅拌30min，即得产物A ;二、按照产物A与硅酸盐质量比为1 : 1的比例将硅酸盐加入到产物A中，静沉10min 30min，再在40°C 60°C的条件下活化24h 48h，然后去除上层澄清溶液，用去离子水洗涤沉淀物至洗液pH值为8 10，再将沉淀物在60°C的条件下干燥，得产物B ;三、向产物B中加入去离子水至产物B裂解为颗粒状，然后用去离子水洗涤多次去除悬浮物，再在6(TC的条件下干燥，即得聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂；步骤一中所述的钠盐为硫代硫酸钠或亚硫酸钠；步骤二中所述的硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾。 聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂在水处理中的应用，用于去除水中的二甲胺。
本发明的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂颗粒均匀致密且孔径分布均匀在8nm左右。本发明的吸附剂为无定形晶体，比表面积为152.79m7g是市售二氧化锰的三倍。本
3发明的吸附剂在吸附反应24h后，水中锰溶出量仅为0. 03 0. 04mg/L，远低于国家饮用水 标准(O. lmg/L)。将发明的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂按照O. 5g/L的投加量加入到含 有二甲胺的污水中，前5h聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂可以快速吸附二甲胺，18h后吸 附可以达到平衡。吸附初始浓度为1. 125mg/L的二甲胺时，吸附平衡后二甲胺剩余浓度仅 为7ii g/L ;当吸附高浓度二甲胺时(22. 5mg/L)，24h后的吸附量在4396以上。本发明的聚硅 酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂可以有效地去除水中存在的二甲胺，具有自身稳定性高，方法 简便，不需高温烘干，易于回收利用，不产生二次污染的特点。
图1是具体实施方式
十一中聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂对二甲胺去除率的 效果图，图中_ ■-表示聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂对初始浓度为1. 125mg/L二甲胺 的去除率曲线；_參_表示聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂对初始浓度为4. 5mg/L 二甲胺 的去除率曲线；_ ▲ _表示聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂对初始浓度为11. 25mg/L 二甲 胺的去除率曲线；_ ▼-表示聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂对初始浓度为22. 5mg/L二甲 胺的去除率曲线。图2是具体实施方式
十一中聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的XRD图。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的 任意组合。
具体实施方式
一 本实施方式中聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法如 下一、按照高锰酸钾与钠盐摩尔比为1. 6 4 : 1的比例，以100r/min 300r/min的搅 拌速度边搅拌边将高锰酸钾溶液滴入钠盐溶液中，然后继续以100r/min 300r/min的搅 拌速度搅拌30min，即得产物A;二、按照产物A与硅酸盐质量比为l : 1的比例将硅酸盐加 入到产物A中，静沉10min 30min，再在40°C 60°C的条件下活化24h 48h，然后去除 上层澄清溶液，用去离子水洗涤沉淀物至洗液pH值为8 10，再将沉淀物在60°C的条件下 干燥，得产物B ;三、向产物B中加入去离子水至产物B裂解为颗粒状，然后用去离子水洗涤 多次去除悬浮物，再在60°C的条件下干燥，即得聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂；步骤一 中所述的钠盐为硫代硫酸钠或亚硫酸钠；步骤二中所述的硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾。
本实施方式制备的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂颗粒均匀致密且孔径分布均 匀在8nm左右。将二氧化锰加入到水中，在振荡吸附24h后二氧化锰会碎裂，变为悬浮二氧 化锰而使水中呈现棕黄色。采用本实施方式制备的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂加入水 中后，振荡反应24h后不会出现以上现象，证明聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂在硬度、强 度相对于二氧化锰有明显的提升，更适于水处理应用。 聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂为无定形晶体，比表面积为152. 79m7g是市售二 氧化锰的三倍。该吸附剂在吸附反应24h后，水中锰溶出量仅为0. 03mg/L 0. 04mg/L，远低于国家饮用水标准(O. lmg/L)。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中高锰酸钾与钠 盐的摩尔比为2 3 : 1。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
一或二之一不同的是步骤一中高锰
酸钾与钠盐的摩尔比为2.5 : 1。其它与具体实施方式
一或二之一相同。 具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤一中搅拌
的速度为150r/min 250r/min。其它与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是步骤一中搅拌
的速度为200r/min。其它与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是步骤二中的静 沉时间为15min 25min。其它与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是步骤二中在 5(TC的条件下活化。其它与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一至七之一不同的是步骤二中活化 时间为30h。其它与具体实施方式
一至七之一相同。 具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一至八之一不同的是步骤二中用去
离子水洗涤沉淀物至洗液pH值为9。其它与具体实施方式
一至八之一相同。 具体实施方式
十本实施方式中聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂在水处理中的应
用，用于去除水中的二甲胺。
具体实施方式
十一 本实施方式中聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法如 下一、按照高锰酸钾与硫代硫酸钠摩尔比为8 : 3的比例，以100r/min 300r/min的搅 拌速度边搅拌边将浓度为18. 17g/L的高锰酸钾溶液滴入浓度为6. 794g/L的硫代硫酸钠溶 液中，然后继续以100r/min 300r/min的搅拌速度搅拌30min，即得产物A ;二、按照产物 A与硅酸钠质量比为1 : 1的比例将10g硅酸钠加入到产物A中，静沉10min 30min，再 在40°C的条件下活化48h，然后去除上层澄清溶液，用去离子水洗涤沉淀物至洗液pH值为 9. 5，再将沉淀物在6(TC的条件下干燥，得产物B ;三、向产物B中加入去离子水至产物B裂 解为颗粒状，然后用去离子水洗涤多次去除悬浮物，再在6(TC的条件下干燥，即得聚硅酸锰 盐掺杂二氧化锰吸附剂。 本实施方式制备的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂颗粒均匀致密且孔径分布均 匀在8nm左右。将二氧化锰加入到水中，在振荡吸附24h后二氧化锰会碎裂，变为悬浮二氧 化锰而使水中呈现棕黄色。采用本实施方式制备的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂加入水 中后，振荡反应24h后不会出现以上现象，证明聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂在硬度、强 度相对于二氧化锰有明显的提升，更适于水处理应用。 聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂为无定形晶体，比表面积为152. 79m7g是市售二 氧化锰的三倍。该吸附剂在吸附反应24h后，水中锰溶出量仅为0. 03mg/L 0. 04mg/L，远 低于国家饮用水标准(O. lmg/L)。 将本实施方式制备的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂按照0. 5g/L的投加量加入 到含有二甲胺的污水中，由图l可以看出前5h聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂可以快速吸 附二甲胺，18h后吸附可以达到平衡。吸附初始浓度为1. 125mg/L的二甲胺时，吸附平衡后
5二甲胺剩余浓度仅为7 g/L ;当吸附高浓度二甲胺时(22. 5mg/L)， 24h后的吸附量在43% 以上。由于实际水体中所含二甲胺浓度一般处于lOOii g/L左右，所以该投量可以有效的去 除水中存在的二甲胺。 由图2得出本实施方式制备的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂是无定型的。
权利要求
聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法，其特征在于聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法如下一、按照高锰酸钾与钠盐摩尔比为1.6～4﹕1的比例，以100r/min～300r/min的搅拌速度边搅拌边将高锰酸钾溶液滴入钠盐溶液中，然后继续以100r/min～300r/min的搅拌速度搅拌30min，即得产物A；二、按照产物A与硅酸盐质量比为1﹕1的比例将硅酸盐加入到产物A中，静沉10min～30min，再在40℃～60℃的条件下活化24h～48h，然后去除上层澄清溶液，用去离子水洗涤沉淀物至洗液pH值为8～10，再将沉淀物在60℃的条件下干燥，得产物B；三、向产物B中加入去离子水至产物B裂解为颗粒状，然后用去离子水洗涤多次去除悬浮物，再在60℃的条件下干燥，即得聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂；步骤一中所述的钠盐为硫代硫酸钠或亚硫酸钠；步骤二中所述的硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾。
2. 根据权利要求1所述的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法，其特征在于步骤一中高锰酸钾与钠盐的摩尔比为2 3 : 1。
3. 根据权利要求1所述的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法，其特征在于步骤一中高锰酸钾与钠盐的摩尔比为2.5 : 1。
4. 根据权利要求1或2所述的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法，其特征在于步骤一中搅拌的速度为150r/min 250r/min。
5. 根据权利要求1或2所述的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法，其特征在于步骤一中搅拌的速度为200r/min。
6. 根据权利要求4所述的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法，其特征在于步骤二中的静沉时间为15min 25min。
7. 根据权利要求1、2或6所述的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法，其特征在于步骤二中在5(TC的条件下活化。
8. 根据权利要求7所述的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法，其特征在于步骤二中活化时间为30h。
9. 根据权利要求1、2、6或8所述的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法，其特征在于步骤二中用去离子水洗涤沉淀物至洗液pH值为9。
10. 聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的应用，其特征在于所述聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂在水处理中的应用，用于去除水中的二甲胺。
全文摘要
聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂的制备方法，它涉及一种吸附剂的制备方法及应用。本发明解决了二氧化锰对二甲胺的去除能力差、沉降性较差的问题。制备方法如下一、制备产物A；二、制备产物B；三、向产物B中加入去离子水至产物B裂解为颗粒状，然后去除悬浮物，再干燥，即得聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂。聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂在水处理中的应用，用于去除水中的二甲胺。本发明的吸附剂为无定形晶体，比表面积为152.79m2/g是市售二氧化锰的三倍。本发明的聚硅酸锰盐掺杂二氧化锰吸附剂可以有效地去除水中存在的二甲胺，具有自身稳定性高，方法简便，不需高温烘干，易于回收利用，不产生二次污染的特点。
文档编号B01J20/10GK101791535SQ201010158528
公开日2010年8月4日 申请日期2010年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者刘宇, 刘玥, 张冬梅, 杨磊, 陈忠林, 韩莹 申请人:哈尔滨工业大学