器(江苏太仓华利达实验设备有限公司)、HJ-3数显恒温磁力搅拌器(巩义市瑞力仪器设备有限公司)、便携PH计(梅特勒SG2)和电感耦合等离子体发射质谱仪ICP-MS (ELAN DRC-e)
[0035]2、实验材料
[0036]原粉煤灰和合成原料包括合成MnO2、MnO2-FA。含砷水样由NaAsO2、Na3AsO4.12H20(分析纯)溶于纯水配得，并稀释至所需浓度。
[0037]3、实验步骤
[0038](I)取25mLAs (III)为lmg/L水样(pH=3)加入5OmL离心管，合成MnO2 (实施例1)、Μη02 (商品)加入量为0.05g(2.5g/L)，25± I°C恒温振荡吸附，频率为200r/min，振荡8h后以3500r/min转速离心1min,过0.45 μ m滤膜,测定水样砷的浓度。
[0039](2)取 25mLAs (III)为 lmg/L 水样(pH=3, 6，9)加入 50mL 离心管，实施例 2、3、4、5制得MnO2-FA的加入量为0.05g(2.5g/L)，25± 1°C恒温振荡吸附，频率为200r/min，振荡8h后以3500r/min转速离心1min,过0.45 μ m滤膜,测定水样砷的浓度。
[0040](3)取25mL As (III)为lmg/L水样(pH=7)加入50mL离心管，实施例2(质量比1: 5) MnO2-FA的加入量为0.05g(2.5g/L)，合成MnO2 (实施例1)加入量为0.05\1/6=0.0088，原粉煤灰加入量为0.05父5/6=0.0428;实施例3(质量比1: 10)MnO2-FA 的加入量为 0.05g(2.5g/L)，合成 MnO2 (实施例1)加入量为 0.05X1/11=0.005g,原粉煤灰加入量为0.05X10/11=0.045g，25±l°C恒温振荡吸附，频率为200r/min，振荡8h后以3500r/min转速离心1min,过0.45 μ m滤膜,测定水样砷的浓度。
[0041]按下列公式计算MnO2对砷的去除率和吸附量:
[0042]去除率η (%) = (C0-Ct)/C0X 100%
其中，C0——原水中砷的浓度(mg/L)，为lmg/L Ctt时刻砷的浓度(mg/L),为mg/L
[0043]4、实验结果
[0044](I)实施例1合成MnO2与商品MnO2对As (III)的去除效果对比如图1所示，使用合成MnO2吸附As (III)效果更好。
[0045](2)各种不同质量比MnO2-FA对As (III)的去除效果对比如图2所示，使用MnO2负载的实施例2、3和4号方法，所得MnO2-FA吸附As(III)效果较好，在偏中性环境下去除率最高分别为87.7%、93.8%和76.8%。但考虑到MnO2和粉煤灰质量比越小则经济成本越低，因此，改性实施例3为最佳实施方案,4可作为备选方案。
[0046](3)用负载前等量的合成MnO2、原粉煤灰分别吸附As (III)，当质量比为1: 5(实施例3)、1: 10(实施例4)时，负载前的材料去除率分别为53.8%、29.4%，远小于MnO2-FA对As (III)的去除率，说明负载过程不是简单的物理组合，发生了物理化学反应，负载后的材料吸附性能大大提闻。
[0047](4)合成MnO2的形貌呈棒状，EDX结果表明合成物质是MnO2，不同质量比对粉煤灰表面形貌影响巨大，MnO2负载粉煤灰后使得粉煤灰表面存在针状的MnO2 (图4)。
【主权项】
1.MnO2负载粉煤灰吸附剂的制备及其去除水体As (III)的应用，其特征在于它的改性步骤为:a.取一定量粉煤灰(取自本地电厂)加入到高锰酸钾溶液中；b.加适量氢氧化钠溶液中和反应中产生的酸；c.在磁力搅拌器作用下逐滴加入适量氯化锰溶液；d.常温(250C )条件下搅拌2h后，放置于105°C烘箱24h，用去离子水冲洗数次直到冲洗水变清，105°C烘干压碎，即得到MnO2负载粉煤灰。
2.根据权利要求1所述的MnO2负载粉煤灰的方法，其特征在于制备步骤的具体参数为:a.称取粉煤灰(过200目)43.5g加入到250mL(0.4mol/L)高锰酸钾溶液中；b.加500mL(0.4mol/L)氢氧化钠溶液中和反应中产生的酸；c.在磁力搅拌器作用下逐滴加入250mL(0.6mol/L)氯化锰溶液；d.常温(25°C )条件下搅拌2h后，放置105°C烘箱24h，用去离子水冲洗数次直到冲洗水变清，105°C烘干压碎，即得到质量比1: 2-Mn02负载粉煤灰。
3.根据权利要求1所述的MnO2负载粉煤灰的方法，其特征在于制备步骤的具体参数为:a.称取粉煤灰(过200目)108.75g加入到250mL(0.4mol/L)高锰酸钾溶液中；b.加500mL(0.4mol/L)氢氧化钠溶液中和反应中产生的酸；c.在磁力搅拌器作用下逐滴加入250mL(0.6mol/L)氯化锰溶液；d.常温(25°C )条件下搅拌2h后，放置105°C烘箱24h，用去离子水冲洗数次直到冲洗水变清，105°C烘干压碎，即得到质量比1: 5-Mn02负载粉煤灰。
4.根据权利要求1所述的MnO2负载粉煤灰的方法，其特征在于制备步骤的具体参数为:a.称取粉煤灰(过200目)217.5g加入到250mL(0.4mol/L)高锰酸钾溶液中；b.加500mL(0.4mol/L)氢氧化钠溶液中和反应中产生的酸；c.在磁力搅拌器作用下逐滴加入250mL(0.6mol/L)氯化锰溶液；d.常温(25°C )条件下搅拌2h后，放置105°C烘箱24h，用去离子水冲洗数次直到冲洗水变清，105°C烘干压碎，即得到质量比1:1O-MnO2负载粉煤灰。
5.根据权利要求1所述的MnO2负载粉煤灰的方法，其特征在于制备步骤的具体参数为:a.称取粉煤灰(过200目)435g加入到250mL(0.4mol/L)高锰酸钾溶液中；b.加500mL(0.4mol/L)氢氧化钠溶液中和反应中产生的酸；c.在磁力搅拌器作用下逐滴加入250mL(0.6mol/L)氯化锰溶液；d.常温(25°C )条件下搅拌2h后，放置105°C烘箱24h，用去离子水冲洗数次直到冲洗水变清，105°C烘干压碎，即得到质量比1: 20-Mn02负载粉煤灰。
6.根据权利要求1、2、3、4、5所述的恒温磁力搅拌器型号为瑞力HJ-3。仪器具体参数为:电源为AC220V±10% (50HZ)，工作方法为连续，搅拌转速为10_1600r/min，最大搅拌容量为20-3000mL。本发明中采用中速搅拌。
7.根据权利要求1、2、3、4、5所述的MnO2负载粉煤灰的方法，其特征在于它的优选方法为:a.称取粉煤灰(过200目)108.75g加入到250mL(0.4mol/L)高锰酸钾溶液中；b.加500mL(0.4mol/L)氢氧化钠溶液中和反应中产生的酸；c.在磁力搅拌器作用下逐滴加入250mL(0.6mol/L)氯化锰溶液；d.常温(25°C )条件下搅拌2h后，放置105°C烘箱24h，用去离子水冲洗数次直到冲洗水变清，105°C烘干压碎，即得到质量比1: 5-Mn02负载粉煤灰。
【专利摘要】本发明涉及一种利用MnO2负载粉煤灰的方法，以提高粉煤灰吸附水中As(III)的性能。改性方法如下：a.称取粉煤灰(过200目)43.5-435g加入到250mL(0.4mol/L)高锰酸钾溶液中；b.加500mL(0.4mol/L)氢氧化钠溶液中和反应中产生的酸；c.在磁力搅拌器作用下逐滴加入250mL(0.6mol/L)氯化锰溶液；d.在常温(25℃)条件下搅拌2h后，放置105℃烘箱24h，用去离子水冲洗数次直到冲洗水变清，105℃烘干压碎，即得到MnO2和粉煤灰质量比为1∶2-1∶20的MnO2负载粉煤灰。本发明的改性方法，操作简单、安全，造价低廉，周期短，效果明显。
【IPC分类】B01J20-30, C02F1-58, C02F1-28, B01J20-06
【公开号】CN104772105
【申请号】CN201410016596
【发明人】崔岩山, 王姣姣, 琚宜文, 吴建光, 孙晗森, 张平, 熊德华
【申请人】中国科学院大学, 中联煤层气有限责任公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2014年1月15日